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Protocol Mapping을 이용한 인터페이스 자동생성 기법 연구
A Study on Automatic Interface Generation by Protocol Mapping

이서훈   (서강대학교 전자공학과 CAD & ES 연구실UU0000674  ); 강경구   (서강대학교 전자공학과 CAD & ES 연구실UU0000674  ); 황선영   (서강대학교 전자공학과 CAD & ES 연구실UU0000674  );
  • 초록

    SoC 설계는 복잡도 증가 및 빠른 time-to-market에 만족하기 위해 IP에 기반한 설계방식을 채택하고 있다. Mobile 기기의 고성능에 대한 시장의 요구로 인해 embedded용 SoC는 멀티미디어, DMB 및 이미지처리 등 복잡도와 데이터 처리량이 높은 프로그램을 실시간으로 동작시키기 위해 다중 프로세서를 사용한 설계가 요구된다. 시스템 버스와 프로토콜이 상이한 프로세서를 단일 SoC내에서 사용하기 위해선 프로세서 프로토콜을 시스템 버스 프로토콜에 맞도록 변화하여 주는 인터페이스 회로의 설계가 요구된다. 고속으로 동작하는 프로세서의 인터페이스 회로는 데이터 쓰기와 읽기 시의 전송 지연을 최소화하여 시스템 전체의 성능을 향상시켜야 한다. 버퍼를 사용한 인터페이스 회로의 구조는 버퍼에 데이터를 일시 저장하는 동작으로 인하여 데이터 전송 latency가 증가하게 되므로 본 논문에서는 버퍼를 사용하지 않고 버스와 마스터 모듈 프로토콜이 가진 공통된 동작 시퀀스를 이용하여 단일 FSM 구조를 가진 인터페이스 회로를 자동생성하는 방법을 제안한다. 제안된 방법으로 자동생성된 인터페이스 회로는 버퍼를 사용한 인터페이스 회로에 비해 면적은 평균 48.5%의 감소를 보였으며, 데이터 전송 latency는 단일 데이터 전송 시 평균 59.1%의 감소를 보였고 버스트 모드 데이터 전송 시 13.3%의 감소를 보였다. 본 논문에서 제안한 시스템을 사용하여 데이터 전송 latency를 최소화하는 고성능의 인터페이스 회로를 자동으로 생성할 수 있다.


    IP-based design methodology has been popularly employed for SoC design to reduce design complexity and to cope with time-to-market pressure. Due to the request for high performance of current mobile systems, embedded SoC design needs a multi-processor to manage problems of high complexity and the data processing such as multimedia, DMB and image processing in real time. Interface module for communication between system buses and processors are required, since many IPs employ different protocols. High performance processors require interface module to minimize the latency of data transmission during read-write operation and to enhance the performance of a top level system. This paper proposes an automatic interface generation system based on FSM generated from the common protocol description sequence of a bus and an IP. The proposed interface does not use a buffer which stores data temporally causing the data transmission latency. Experimental results show that the area of the interface circuits generated by the proposed system is reduced by 48.5% on the average, when comparing to buffer-based interface circuits. Data transmission latency is reduced by 59.1% for single data transfer and by 13.3% for burst mode data transfer. By using the proposed system, it becomes possible to generate a high performance interface circuit automatically.


  • 주제어

    SoC .   Interface generation .   FSM .   Protocol mapping.  

  • 참고문헌 (19)

    1. P. Chou, R. Ortega, and G. Borriello, 'IPCHINOOK : An Integrated IP-based Design Framework for Distributed Embedded Systems', in Proc. Design Automation Conference, pp. 44-49, June 1999 
    2. A. Wenban, J. O'Leary, and G. Brown, 'Codesign of Communication Protocols', IEEE Trans. Computer, Vol. 26 No. 12, pp. 46-52, Dec. 1993 
    3. R. Passersome, J. Rowson, and A. Sangiovanni- Vincentelli, 'Automatic Synthesis of Interface between Incompatible Protocols', in Proc. Design Automation Conference, pp. 8-13, June 1998 
    4. R. Passerone, L. Alfaro, A. Henzinger, and A. Sangiovanni- Vincentelli, 'Convertibility Verification and Converter Synthesis: Two Faces of the Same Coin', in Proc. Int. Conf. CAD, pp. 132-139, Nov. 2002 
    5. AMBA AXI Specification, ARM Ltd., June 2003 
    6. 이서훈, 문종욱, 황선영, 'FSM을 이용한 표준화된 버스와 IP간의 인터페이스 회로 자동생성에 관한 연구' 한국통신학회 논문지, 제30권 2A호 pp. 137-146, 2005년 2월 
    7. W. A. Triebel and A. Singh, The 8088 and 8086 Microprocessors: Programming, Interfacing, Software, Hardware, and Applications, Prentice Hall, 2000 
    8. Excalibur Hardware Design Tutorial, Available: http://www.a1tera.com/literature/lit -exc.jsp, Altern Inc., Aug. 2002 
    9. AN 287: Design Files, Available: http://www.a1tera.com/literature/lit-exc.jsp, Altera Inc., Feb. 2003 
    10. E. Walkup and G. Borriello, 'Automatic Synthesis of Device Drivers for Hardware/ Software Co-design', Technical Report #94-06-04, Univ. of Washington, Aug. 1994 
    11. S. Abdi, D. Shin, and D. Gajski, 'Automatic Communication Refinement for System Level Design', in Proc. Design Automation Conference, Anaheim, CA, pp. 300-305, June 2003 
    12. P. Chou, B. Ortega, and G. Borriello, 'Interface Co-Synthesis Techniques for Embedded System', in Proc. Int. Conf. CAD, pp. 280-287, Nov. 1995 
    13. J. Rabaey and M. Pedram, Eds., Low Power Digital Methodologies, Kluwer Academic Pub., 1996 
    14. D. Shin and D. Gajski, 'Interface Synthesis from Protocol Specification', Technical Report CECS-TR-02-13, Univ. of California, April 2002 
    15. D. Gajski, 'IP-based Design Methodology', in Proc. Design Automation Conference, New Orleans, LA, June 1999 
    16. A. Rajawat, M. Balakrishnan, and A. Kumar, 'Interface synthesis: issues and approaches', in Proc Int. Conf. VLSI Design, pp. 92-97, Jan. 2000 
    17. R. Ortega, L. Lavagno, and G. Borriello, 'Models and Methods for HW/SW Intellectual Property Interfacing', in Proc. System Synthesis, pp. 397-432, July 1998 
    18. M. Keating and P. Bricaud, Reuse Methodology Manual for System-on-a-Chip, Kluwer Academic Pub., 2002 
    19. C. Ravikumar. 'Multiprocessor Architectures for Embedded System-on-chip Applications', in Proc. Int. Conf. VLSI Design, pp. 512-519, Jan. 2004 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Hwang, Sun-Young ; Kim, Hyoun-Chul ; Lee, Ser-Hoon 2007. "Design of an Integrated Interface Circuit and Device Driver Generation System" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, 32(b6): 325~333     

 저자의 다른 논문

  • 이서훈 (5)

    1. 2004 "AMBA 버스와 IP간의 통신을 위한 인터페이스 자동생성에 관한 연구" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 29 (a4): 390~398    
    2. 2005 "FSM을 이용한 표준화된 버스와 IP간의 인터페이스 회로 자동생성에 관한 연구" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 30 (a2): 137~146    
    3. 2007 "인터페이스 회로와 디바이스 드라이버 통합 자동생성 시스템 설계" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스 32 (b6): 325~333    
    4. 2008 "NoC에서 면적 효율적인 Network Interface 구조에 관한 연구" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템 33 (c5): 361~370    
    5. 2008 "템플릿을 이용한 디바이스 드라이버 자동생성 시스템 설계" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템 33 (c9): 652~660    
  • Hwang, Sun-Young (73)

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