可组合异构系统的塞德里克·本·奥恩引用此版本：塞德里克·本·奥恩。可组合异构系统时间的虚拟原型框架的设计。建模和仿真。皮埃尔和玛丽·居里大学-巴黎第六大学，2017年。英语。NNT：2017PA066160。电话：01646431HAL ID：电话：01646431https://theses.hal.science/tel-01646431提交日期：2017年11月HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire皮埃尔和玛丽·居里大学博士论文专业化信息学计算机、电信和电子博士学院（巴黎）提交人塞德里克·本·奥恩要获得以下等级：皮埃尔和玛丽·居里大学博士论文题目：可组合异构系统虚拟原型环境的原理与实现于2017年7月12日在评审团面前进行了辩护，评审团成员包括：M. 弗雷德里克·P·斯特劳特报告员ENSIMAG-TIMA/SLS塞西尔·贝勒迪报告员尼斯-索菲亚安提波利斯M.伊恩·奥南·奥尔审查员里昂中央学校M. 马修·莫伊审查员Verimag实验室M. 菲利佩 芬奇从圣到圣审查员中央学校EmmanuelleEncR Enaz审查员皮埃尔和玛丽·居里大学Marie-MinerveLO uER aT女士审查员皮埃尔和玛丽·居里大学M. 弗朗索瓦·佩舍论文主任皮埃尔和玛丽·居里大学III摘要当前和未来的微电子系统越来越复杂。为了弥合网络/数字世界与我们所处的物理世界之间的差距，我们观察到多学科系统的出现，这些系统越来越多地与其封闭的周围环境相互作用。这种系统的设计需要多个科学学科（电学、光学、热、机械、声学、化学或生物学）的知识，这些学科往往将它们定义为异质系统。新兴的以数字为中心的摩尔系统的设计者缺乏一个通用的设计和仿真环境，该环境能够有效地管理其各种性质的组件的所有多学科方面，这些组件彼此密切交互。在本文中，我们探讨了为异构系统的虚拟原型开发和部署基于SystemC的统一设计环境的为了克服与其规范和大小相关的挑战，该环境必须能够将复杂的异构系统模拟为一个整体，其中每个组件都使用最合适的计算模型（MoC）来描述和求解我们提出了一个名为SystemC多学科虚拟原型（MDVP）的原型模拟器，它是作为SystemC的扩展实现的。它遵循一种构造正确的方法，依赖于分层异构表示和与主-从语义的交互机制，以便对异构系统进行建模。通用算法允许用于此类系统的开发、仿真和监控。我们还提供了一种在SystemC MDVP环境中集成新计算模型的方法。我们遵循这种方法来集成允许描述流体网络的平滑粒子流体动力学（SPH）MoC该MoC随后用于模拟床旁血液分析系统的原型。最终，我们对需要多个交互式MoC才能建模的无源RFID读取系统进行了案例我们将模拟结果与在无源RFID读取系统的真实物理原型上获得的测量结果进行了V摘要今天和明天的电子系统为了将数字世界与我们所处的物理世界联系起来，我们正在观察多学科系统的出现，这些系统越来越多地这种系统的设计需要多个科学学科（电子学、光学、热、机械、声学、化学或生物学）的知识，这往往将它们定义为异构系统。对于这些未来系统的开发，设计者缺乏一个通用的设计和仿真环境来有效地管理这些彼此强烈交互的不同性质的组件的多学科性。在本文中，我们探讨了开发和部署一个基于SystemC的统一设计环境的可能性，用于异构系统的虚拟原型。为了克服规范和规模限制，该环境必须能够将异构系统作为一个整体进行仿真，其中每个组件都使用最合适的计算模型（MoC）进行描述和求解。我们提出了一个模拟器原型，称为SystemC多学科虚拟原型（MDVP），它是作为SystemC的扩展实现的 它遵循构造正确的方法，依赖于异构性的分层表示和基于主-从语义的交互机制来对异构系统进行建模。通用算法使得能够开发、模拟和监控这样的系统。我们还提出了一种将遵循该方法的目的是将MoC平滑粒子流体动力学（SPH）添加到SystemCMDVP中，该MoC平滑粒子流体动力学允许描述流体网络。然后，该MoC用于对允许在现场进行血液分析的原型设备进行建模。最后，我们实现了一个无源RFID系统的案例研究，该系统将模拟中获得的结果与在真实物理原型上获得的测量结果进行比较。VII内容物图十一列表表十三列表算法列表XV列表十七1引言11.1背景21.2论文组织52问题陈述72.1导言82.2异构系统虚拟原型挑战82.2.1异质性的顺利管理82.2.2交互实体的声音管理92.2.3灵活的虚拟原型环境92.2.4多学科监测102.3捐款102.4结论123相关工作133.1导言143.2耦合模拟143.3框架163.3.1托勒密二世163.3.2ModHel’X3.3.3模型173.3.4MATLAB183.3.5大都会19号3.4基于SystemC的框架203.4.1系统C-A223.4.2系统C-H233.4.3HetSC233.4.4系统C AMS233.5多学科监测机制253.5.1面向方面的编程（AOP）263.5.2LLVM-氏族28八3.6结论28IX内容物4SystemC MDVP：原则314.1引言。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...324.2计算模型。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...334.2.1离散事件（DE）。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...344.2.2定时数据流（TDF）... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...354.2.3键合图（BG）。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...364.2.4电气网络（EN）。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...364.2.5 MoC的抽象表示。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...374.3相互作用机制。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...384.4 MDVP分层方法。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...434.5用户配置文件。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...455.1模拟器架构师。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...455.2 MoC架构师。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...465.3 SoC架构师。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...484.6结论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...485SystemC MDVP：实施515.1引言。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...52SystemCMDVP内核表示。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...525.2.1 SystemC MDVP MoC抽象。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...535.2.2SystemC MDVP核心类... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...555.3开发阶段 . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ...575.3.1可组合性/静态分析子阶段。 . . . . . . . . . . . . . . . ...585.3.2聚类子阶段。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...625.3.3求解器实例化子阶段。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...675.3.4基本行为块开发子阶段。 . . . . . . . . . . . . . . ...705.3.5港口和航道开发子阶段。 . . . . . . . . . . . . . . . . ...725.3.6结论的阐述。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...735.4模拟阶段。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .74八.. ... ...5.4.1模拟机制。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...745.4.2模拟机会。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...775.5结论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...786SystemC MDVP：监测816.1引言。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...826.2原则。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...836.2.1系统C监控。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...846.2.2 SystemC MDVP监控。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...866.3监测机制。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...876.3.1监视器处理程序实例化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...886.3.2监控插槽实例化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...896.3.3初始化。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...916.3.4内核例程。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...946.3.5模拟结束。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...966.4结论。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...967新MoC集成方法997.1引言。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1007.2新的MoC集成方法。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1007.2.1接口步骤。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1017.2.2实施步骤... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1057.2.3交互步骤。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...106内容物7.3应用于SPH MoC1087.3.1接口步骤1097.3.2实施步骤1107.3.3交互步骤1147.4结论1148验证案例研究1178.1导言1188.2基于SPH118的应用程序8.2.1案例研究描述1188.2.2结果1208.3基于RFID的1248.3.1案例研究描述1248.3.2结果1298.4第135章9结论1379.1结论1389.2透视图140出版物143参考书目151九XI图列表1.1Apple Watch2的爆炸视图1.2Apple Watch芯片1.3芯片上系统作为一组相互作用的学科3.1托勒密II中的等级建模163.2设计语言及其主要目的203.3SystemC内核阶段213.4SystemCAMS语言标准体系结构，改编自[52]。.............................................................. 243.5经典的面向对象编程。......................................................................................................... 263.6面向方面的编程263.7面向方面的编程机制。.......................................................................................................... 273.8其他框架对SystemC MDVP的影响。.................................................................................294.1运行示例：表示3轴振动传感器的片上系统。................................................................... 334.2用DE MoC34描述的简单模型4.3使用TDF MoC35描述的简单模型4.4使用BG MoC36描述的简单模型4.5EN MoC37中描述的简单电气网络4.6两个MOC之间的相互作用394.7授权（a、b和c）和禁止（d、e和f）主-从关系4.8将3轴振动传感器表示为SoC组件的片上系统。..................................................................414.9运行示例：传感器描述424.10 运行示例：EN、TDF和DE MoC444.11 SystemC MDVP：模拟器架构师454.12 SystemC MDVP：MoC架构师474.13 SystemC MDVP：SoC架构师495.1用于抽象MoC53的SystemC MDVP基类5.2SystemC MDVP固有类565.3SystemC MDVP内核开发阶段。.........................................................................................575.4运行示例：使用单位测量61进行改进5.5群集的表示625.6运行示例：与振动传感器65相关的簇树5.7运行示例：具有实例化求解器69的群集树分支5.8运行示例：振动传感器的求解抽象705.9运行示例：执行所有基元块细化的最小类层次结构。..................................................... 715.10 SystemC MDVP内核模拟阶段。.........................................................................................755.11 运行示例：过程模拟。...........................................................................................................765.12 回滚算法的活动图。............................................................................................................. 77十二图列表5.13 后传执行算法的活动图。..................................................................................................... 785.14 多个执行算法的活动图。......................................................................................................786.1SystemC MDVP监视器类836.2运行示例：与振动传感器相关的监控树。......................................................................... 846.3SystemCMDVP内核处理SystemC监视。.......................................................................... 856.4SystemC MDVP内核监视原则。.........................................................................................866.5SystemC MDVP内核监控阶段。.........................................................................................886.6SystemC MDVP监视内核例程。.........................................................................................946.7运行示例：振动传感器的监控执行。................................................................................. 956.8运行示例：振动传感器97的传感器X的仿真轨迹7.1MoC集成流程1017.2定义新MoC行为的继承模式。...........................................................................................1027.3定义新MoC通信通道的继承模式。....................................................................................1027.4定义新MoC组成机制的继承模式。....................................................................................1037.5用于定义新MoC监控的继承模式。...................................................................................1047.6在新MoC中定义接口求解器的继承模式。.......................................................................1067.7在新MoC中定义转换器端口的继承模式。.......................................................................1077.8SPH建模基元。....................................................................................................................1097.9在SPH中平滑内核和支持半径。........................................................................................1107.10 SPH- TDF换能器。........................................................................................................... 1147.11 SPH MoC继承图。..............................................................................................................1168.1微流体网络。................................................................................................................................1198.2SPH微流控芯片。................................................................................................................1208.3恒定流量的实验、PFN和SPH结果。................................................................................1218.4200 Pa压力下的实验、PFN和SPH结果。........................................................................ 1228.5400 Pa压力下的实验、PFN和SPH结果。........................................................................ 1228.6甲醇在400 Pa下的实验、PFN和SPH结果。.................................................................... 1238.7无源射频识别（RFID）系统。.......................................................................................... 1258.8RFID建模系统的简单表示。.............................................................................................. 1268.9RFID收发器模型的详细表示。.......................................................................................... 1278.10 RFID应答器模型的详细表示。.......................................................................................... 1288.11 全无源RFID读取系统模型。.............................................................................................. 1298.12 现有的物理RFID标签读取器。.......................................................................................... 1308.13 标签标记传输期间对物理原型的测量。.............................................................................1328.14 近距离观察传输过程中物理原型上的测量结果标签标记。............................................................................................................................1328.15 使用虚拟RFID原型传输标签标记的仿真结果。.............................................................. 1338.16 近距离观察使用虚拟RFID原型传输标签标记的模拟结果。.......................................... 1338.17 发射RFID标签的模拟时间取决于模拟时间步长。...........................................................134XIII表列表5.1图5.6中显示的可用于聚类层次结构的解算器字典8.1建模和仿真时间。................................................................................................................1248.2与图8.9所示电路相关的参数值1268.3与图8.1所示电路相关的参数值01278.4无源RFID读取系统的时间模拟。...................................................................................... 135XV算法列表5.1递归聚类算法。....................................................................................................................... 645.2递归求解器实例化算法。.......................................................................................................685.3MoC接口算法的开发。...........................................................................................................715.4端口和通道算法的开发。....................................................................................................... 735.5通用细化算法。....................................................................................................................... 746.1即时监视器处理程序的通用算法。....................................................................................... 896.2用于创建监视器插槽的通用递归算法。.............................................
我的内容管理
收起
我的收益 登录查看自己的收益
我的积分
登录查看自己的积分
我的C币
登录后查看C币余额
我的收藏 
我的下载 
下载帮助 
