Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры

Рассматривается подход к применению разработанной ранее среды многоязыковой трансляции моделей (Мультитранслятора) для перевода программных проектов, представленных на языках описания аппаратуры различных уровней. Развитие данного подхода позволяет использовать Мультитранслятор в качестве средств...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Чернухин, Ю.В., Поленов, М.Ю., Булгаков, Д.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України 2009
Теми:	Прикладные интеллектуальные системы
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8157
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Д.В. Булгаков // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 462-471. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8157
record_format	dspace
spelling	Чернухин, Ю.В. Поленов, М.Ю. Булгаков, Д.В. 2010-05-13T10:49:30Z 2010-05-13T10:49:30Z 2009 Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Д.В. Булгаков // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 462-471. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8157 004.4'42 Рассматривается подход к применению разработанной ранее среды многоязыковой трансляции моделей (Мультитранслятора) для перевода программных проектов, представленных на языках описания аппаратуры различных уровней. Развитие данного подхода позволяет использовать Мультитранслятор в качестве средства кросс-трансляции проектов для моделирования в системотехнических САПР. Розглядається підхід до використання розробленого раніше середовища багатомовної трансляції моделей (Мультитранслятора) для перекладу програмних проектів, представлених мовами опису апаратури різних рівнів. Розвиток даного підходу дозволяє використовувати Мультитранслятор як засіб крос-трансляції проектів для моделювання у системотехнічних САПР. The approach to application of previously developed the multilanguage models translation environment (Multitranslator) for conversion of program projects presented on different levels hardware description languages is considered. Development of the given approach allows to use the Multitranslator as projects cross translator for simulation and EDA systems. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Прикладные интеллектуальные системы Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры Використання мультимовної трансляції при конверсії моделей, представлених мовами опису апаратури Multilanguage Translation Usage at Conversion of Models Presented on Hardware Description Languages Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
spellingShingle	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры Чернухин, Ю.В. Поленов, М.Ю. Булгаков, Д.В. Прикладные интеллектуальные системы
title_short	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
title_full	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
title_fullStr	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
title_full_unstemmed	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
title_sort	использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры
author	Чернухин, Ю.В. Поленов, М.Ю. Булгаков, Д.В.
author_facet	Чернухин, Ю.В. Поленов, М.Ю. Булгаков, Д.В.
topic	Прикладные интеллектуальные системы
topic_facet	Прикладные интеллектуальные системы
publishDate	2009
language	Russian
publisher	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
format	Article
title_alt	Використання мультимовної трансляції при конверсії моделей, представлених мовами опису апаратури Multilanguage Translation Usage at Conversion of Models Presented on Hardware Description Languages
description	Рассматривается подход к применению разработанной ранее среды многоязыковой трансляции моделей (Мультитранслятора) для перевода программных проектов, представленных на языках описания аппаратуры различных уровней. Развитие данного подхода позволяет использовать Мультитранслятор в качестве средства кросс-трансляции проектов для моделирования в системотехнических САПР. Розглядається підхід до використання розробленого раніше середовища багатомовної трансляції моделей (Мультитранслятора) для перекладу програмних проектів, представлених мовами опису апаратури різних рівнів. Розвиток даного підходу дозволяє використовувати Мультитранслятор як засіб крос-трансляції проектів для моделювання у системотехнічних САПР. The approach to application of previously developed the multilanguage models translation environment (Multitranslator) for conversion of program projects presented on different levels hardware description languages is considered. Development of the given approach allows to use the Multitranslator as projects cross translator for simulation and EDA systems.
issn	1561-5359
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8157
citation_txt	Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Д.В. Булгаков // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 462-471. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT černuhinûv ispolʹzovaniemulʹtiâzykovoitranslâciiprikonversiimodeleipredstavlennyhnaâzykahopisaniâapparatury AT polenovmû ispolʹzovaniemulʹtiâzykovoitranslâciiprikonversiimodeleipredstavlennyhnaâzykahopisaniâapparatury AT bulgakovdv ispolʹzovaniemulʹtiâzykovoitranslâciiprikonversiimodeleipredstavlennyhnaâzykahopisaniâapparatury AT černuhinûv vikoristannâmulʹtimovnoítranslâcííprikonversíímodeleipredstavlenihmovamiopisuaparaturi AT polenovmû vikoristannâmulʹtimovnoítranslâcííprikonversíímodeleipredstavlenihmovamiopisuaparaturi AT bulgakovdv vikoristannâmulʹtimovnoítranslâcííprikonversíímodeleipredstavlenihmovamiopisuaparaturi AT černuhinûv multilanguagetranslationusageatconversionofmodelspresentedonhardwaredescriptionlanguages AT polenovmû multilanguagetranslationusageatconversionofmodelspresentedonhardwaredescriptionlanguages AT bulgakovdv multilanguagetranslationusageatconversionofmodelspresentedonhardwaredescriptionlanguages
first_indexed	2025-11-24T21:08:02Z
last_indexed	2025-11-24T21:08:02Z
_version_	1850497591432708096
fulltext	«Искусственный интеллект» 4’2009 462 8Ч УДК 004.4'42 Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Д.В. Булгаков Технологический институт Южного федерального университета, г. Таганрог, Россия chernukhin@dce.tsure.ru, polenov@dce.tsure.ru, buda@mail.ru Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры Рассматривается подход к применению разработанной ранее среды многоязыковой трансляции моделей (Мультитранслятора) для перевода программных проектов, представленных на языках описания аппаратуры различных уровней. Развитие данного подхода позволяет использовать Мультитранслятор в качестве средства кросс-трансляции проектов для моделирования в системотехнических САПР. Введение Интенсивное развитие микроэлектроники привело в последние годы к появле- нию и широкому использованию новой технологии проектирования электронных уст- ройств на базе микропроцессоров – разработке систем на кристалле (System-on-Chip, SoC), которые содержат программируемые процессорные ядра, специализированные логические блоки, модули памяти, интерфейсные и периферийные устройства, анало- говые и аналого-цифровые схемы. Создание систем на кристалле (СНК) является достаточно универсальной и мно- гоуровневой технологией, объединяющей в себе методы проектирования аппаратно- программных комплексов и встраиваемых систем на основе стандартных процессоров и процессорных ядер, разработки встроенного программного обеспечения, программи- руемых логических интегральных схем (ПЛИС), полузаказных и заказных интеграль- ных схем [1]. Степень интеграции современных СНК достигает нескольких десятков миллионов вентилей на кристалле, и для их разработки и моделирования используются новые подходы, методы и средства проектирования системотехнического уровня. Основные этапы разработки систем на кристалле традиционно реализуются раз- личными средствами проектирования при помощи разных языков описания проек- тов [2]. Так, архитектурно-алгоритмическое проектирование и аппаратное моделирова- ние реализуются на языках C/С++ [3] и SystemC [4]; поведенческое моделирование, функциональная верификация и тестирование – на SystemC и языках описания аппа- ратуры (Hardware Description Language, HDL), обычно VHDL [5]; логическое моделиро- вание и схемотехническое проектирование – на языках описания аппаратуры VHDL и Verilog. Таким образом, для обеспечения эффективности процесса разработки СНК ак- туальным является решение задачи кросс-трансляции проектов для языков, исполь- зуемых на различных этапах проектирования. Традиционное решение данной задачи требует разработки набора полных трансляторов для каждой пары языков, что явля- ется весьма трудоемким и длительным процессом. Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей... «Штучний інтелект» 4’2009 463 8Ч В связи с этим с целью сокращения времени создания трансляторов и обеспече- ния возможности их модификации для новых версий транслируемых языков аппара- туры предлагается использовать методы и разработанную ранее среду многоязыковой трансляции – Мультитранслятор [6]. Мультитранслятор уже показал свою эффектив- ность для решения задач моделирования [7] и для работы в качестве компилятора ком- пиляторов [8]. По этой причине постановка задачи исследования возможностей ис- пользования средств многоязыковой трансляции и в области САПР вычислительных устройств весьма целесообразна. 1. Языковые средства разработки систем на кристалле Для реализации полного цикла проектирования систем на кристалле использу- ется определенный набор программных продуктов и языков программирования [2]. Рассмотрим их подробнее. Проектирование системы начинается с проработки ее архитектуры на языках вы- сокого уровня, где традиционно используются языки C/C++. На этом этапе производится разбиение системы на системные блоки, выполняется проработка сложных алгоритмов и их отладка, представляется разделение на аппаратные и системные блоки и интерфейсы между ними. В итоге получается высокоуровневая поведенческая модель функциониро- вания устройства, решающая поставленные разработчиком задачи. После определения аппаратных блоков производится их функциональное проектирование и моделирова- ние на RTL-уровне (Register Transfer Level – уровне регистровых пересылок). Здесь применяются языки описания аппаратуры (ЯОА) VHDL и Verilog. Далее производится логический и физический синтез проектируемого устройства с получением прототи- па СНК. Языки программирования C/C++ обычно используются в качестве основного средст- ва разработки алгоритмического представления и создания моделей высокого уровня абстракции – поведенческих моделей СНК. Основные достоинства С/C++ – это широкая распространенность и сравнительно низкая стоимость, доступность средств программирования, простота в освоении и использовании, а главный недостаток – от- сутствие специализированных библиотек системного уровня, вследствие чего поведен- ческие модели аппаратуры приходится создавать практически вручную [9]. Язык SystemC представляет собой расширение стандартного языка программи- рования С++, реализованное в виде отдельных библиотек специальных классов. Дан- ные библиотеки содержат в себе конструкции, позволяющие создавать эффективные и точные модели программных алгоритмов, аппаратных архитектур, интерфейсов и схем на системном уровне, т.е. практически всех компонентов встроенных систем [9]. Использование SystemC значительно упрощает процесс перехода от архитектурной поведенческой модели на C++ к RTL-модели на ЯОА, например, VHDL или Verilog. Но, как правило, разработчики, хорошо знакомые с языками описания аппаратуры ти- па VHDL/Verilog, не очень хорошо разбираются с программированием на языках вы- сокого уровня, подобным C++. Таким образом, использование SystemC, совмещаю- щего возможности языков высокого уровня и имеющего специальные конструкции для описания аппаратуры, является способом ускорения и оптимизации процесса проек- тирования СНК. Язык SystemC, однако, не лишен недостатков, поскольку описание схемы на язы- ке C не всегда удобно для проектировщиков, работающих с ЯОА, а существующие средства синтеза с SystemC являются в основном коммерческими продуктами. Сле- довательно, разработчики аппаратуры нуждаются в конверсии моделей с SystemC в VHDL/Verilog модели [10]. Чернухин Ю.В., Поленов М.Ю., Булгаков Д.В. «Искусственный интеллект» 4’2009 464 8Ч Таким образом, возникает необходимость в разработке программных модулей для трансляции (конверсии) проектов, написанных на SystemC в проекты на VHDL. Создание таких модулей позволит разработчикам использовать все возможности от- ладки поведенческих моделей на C++, переходя в дальнейшем к RTL-модели на SystemC, и при этом иметь возможность получить после трансляции готовый прототип проекта системы на кристалле для перехода к средам проектирования, использующим в ка- честве основного языка описания язык VHDL. 2. Трансляция моделей систем на кристалле с языка SystemC в VHDL При использовании для трансляции моделей систем на кристалле традиционного подхода к построению трансляторов разработчики могут столкнуться со следующи- ми трудностями: – в состав транслятора должно входить большое количество модулей, выполняющих ту или иную подзадачу трансляции, написание которых является трудоемким, требует значительных временных затрат и многочисленную команду разработчиков; – транслятор строится для единственного языка моделирования и оптимизируется под этот входной и требуемый выходной языки; – транслятор обычно работает только с программами для определенной аппаратной платформы или заданной операционной системы и не содержит средств коррекции процесса трансляции для иных платформ, даже если различия в их исходном коде не носят принципиального характера; – при внесении поправок в схему трансляции языков при изменении версии языка необходима коррекция всех (или большинства) модулей транслятора, что ведет к по- явлению большого количества ошибок и требует усилий по координации действий разработчиков. Предлагаемый и реализованный авторами подход к решению данных проблем основан на применении среды многоязыковой трансляции – Мультитранслятора (МТ) для создания трансляторов с языков описания аппаратуры [11]. МТ для этих целей позволяет значительно сократить количество промежуточных этапов разработки транс- лятора, уменьшить время разработки и сократить время на создание трансляторов для новых версий транслируемых языков [6]. Традиционная организация транслятора предполагает наличие нескольких обяза- тельных этапов, причем на каждом из этих этапов происходит преобразование исходной программы из одного промежуточного представления в другое. Типичными этапами трансляции являются: лексический анализ, грамматический анализ, семантический ана- лиз и генерация кода [12]. Для мультитрансляции характерен отличный подход, при котором этапы лексического анализа и грамматического разбора выполняются уни- версальным ядром Мультитранслятора, а полную информацию о грамматике вход- ного языка и соответствующих конструкциях выходного языка несет подключаемый к ядру трансляционный модуль (ТМ), реализующий отчасти функции генератора кода. Мультитранслятор позволяет создавать трансляционные модули, которые опи- сывают правила перевода исходных кодов проектов систем с языков описания аппа- ратуры в целевые коды. ТМ Мультитранслятора формируется на языке описания грамматик в виде множества грамматических правил исходного языка. Также в этих правилах посредством специального языка описания действий задаются необходимые действия по обработке исходного кода, выполняемые ядром Мультитранслятора, и Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей... «Штучний інтелект» 4’2009 465 8Ч генерации выходного кода. Встроенный компилятор Мультитранслятора позволяет сге- нерировать на основании подключенного трансляционного модуля выходной исполняемый файл частного транслятора для выбранной пары языков, который может использова- ться как самостоятельный модуль трансляции. Важной особенностью МТ является то, что при появлении новой версии языка описания аппаратуры не требуется создание нового транслятора «с нуля». Достаточно модифицировать исходный код уже существующего трансляционного модуля и от- компилировать его с помощью ядра МТ. Кроме того, МТ позволяет использовать не все множество грамматических правил исходного языка описания аппаратуры, а не- обходимое подмножество как для решения частных задач трансляции языков описания аппаратуры, так и для исследования возможности создания полноценных трансляторов для выбранной пары языков в дальнейшем. Например, для языка SystemC возможно описание подмножества конструкций, которые широко используются при проектиро- вании вычислительных устройств, а не всего набора операторов. Рисунок 1 – Основные этапы трансляции проектов на ЯОА Чернухин Ю.В., Поленов М.Ю., Булгаков Д.В. «Искусственный интеллект» 4’2009 466 8Ч При решении задачи по исследованию возможности построения трансляционных модулей для языков описания аппаратуры в среде Мультитранслятор была выбрана пара языков SystemC и VHDL. Как было рассмотрено ранее, выбор этой пары языков был обусловлен необходимостью преобразования кодов на языке SystemC, как языке, дающем максимум возможностей по созданию поведенческой модели устройства и с возможностью описания на уровне RTL, в коды на языке VHDL, обладающем более широкими возможностями логического и физического синтеза систем на кристалле. Рассмотрим особенности языков SystemC и VHDL и условия возможности их взаимной трансляции. Язык SystemC является расширением языка C++, и, следовательно, он целиком поддерживает парадигму объектно-ориентированного программирования с присущими ей объектами и классами. Поскольку объектно-ориентированная версия языка VHDL только развивается и еще малоизвестна широкому кругу разработчиков, то за основу синтаксиса VHDL был взят стандарт IEEE 1076, который не предусматривает исполь- зование классов [5]. Весь процесс трансляции для языков описания аппаратуры можно представить в виде алгоритма, изображенного на рис. 1. Как видно из рис. 1, до начала основного процесса трансляции производится препроцессорная обработка, цель которой – найти подключенные файлы проекта. Далее последовательно транслируются все найденные файлы. Причем трансляция файла производится в три этапа: 1. Основная трансляция. 2. Трансляция выражений – проверка выражений на вхождение во множество допустимых операций и доопределение функциями приведения типов. 3. Вставка готовых выражений вместо меток в выходной файл. При трансляции моделей с SystemC как для препроцессора, так и для основной трансляции и трансляции выражений используются отдельные наборы грамматичес- ких правил языка SystemC, которые формируются на основе синтаксиса языков C++ и SystemC. 3. Разработка трансляционного модуля Мультитранслятора с языка SystemC в VHDL В рамках рассматриваемого подхода к использованию Мультитранслятора для трансляции проектов моделей на языки описания аппаратуры, в среде МТ был разра- ботан трансляционный модуль для перевода проектов с языка SystemC на язык VHDL. Данный модуль был реализован в виде набора продукционных правил, напи- санных на языках описания грамматик и действий МТ на основе грамматики языка SystemC [4], [9] и сформированных действий по генерации выходного кода на VHDL. Рассмотрим фрагмент трансляционного модуля, описывающий обработку услов- ного оператора if: rule <"if_statement"> { before: strIfLine=""; variant { symbol "if" {strIfLine = strIfLine+"if ";} symbol "(" {} symbol <"condition"> Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей... «Штучний інтелект» 4’2009 467 8Ч { //Извлечение из стека строки условия string strExpr = PopStr(); strIfLine = strIfLine+ strExpr +" then"; } symbol ")" { //Вывод в файл перед меткой оператора if InsertBeforeTextInVHDFile(strIfLine,strDefBodyLabel,Level,1); } symbol [<"else_statement">] {} InsertBeforeTextInVHDFile("end if;",strDefBodyLabel,Level,1); } } Как видно из приведенного правила, передача значений между уровнями дере- ва вывода осуществляется посредством стека. Так внутри нетерминального символа <"condition"> формируется строка условия, которая помещается в стек. При выходе из этого символа производится извлечение из стека выражения, которое в дальнейшем используется в формировании новой строки выходного файла. Важным моментом также является определение ограничений для входных конст- рукций. Это связано с тем, что не все конструкции, поддерживаемые SystemC, возможно транслировать на язык VHDL. Так, например, в VHDL не поддерживаются глобаль- ные переменные. Их поддержка реализована только стандартом IEEE 1076-1993 [5]. Но при трансляции возможна их замена на сигналы с соответствующим именем, ко- торые являются глобальными для всех процессов модуля. В этом случае в процессах, использующих глобальные переменные на VHDL, следует объявить локальные пере- менные, запись в которые начального значения из соответствующего глобального сигнала производить перед входом в тело процесса. По выходу из тела процесса сле- дует возвратить значение локальной переменной глобальному сигналу. Необходимо также определиться с использованием библиотек в модулях VHDL. Так как каждая подключенная библиотека содержит набор объектов и операции над ними, то количество и номенклатура библиотек должны быть подобраны с целью по- крытия наибольшего количества арифметических и логических операций, типов объектов языка SystemC. Остальные операторы и объекты SystemC, которые не поддерживаются библиотеками VHDL, должны быть либо заменены аналогичными с соответствующи- ми ограничениями на использование, либо помечены как недопустимые для трансляции. В общем, набор транслируемых конструкций модуля можно разделить на ряд под- классов: – структура модулей; – выражения; – операторы; – структурное описание (соединения компонентов). В отличие от SystemC, язык VHDL является строго структурированным в плане расположения интерфейсной части устройства (раздел entity) и разделов описания мо- делей. В моделях на SystemC порты могут располагаться в любом порядке относитель- но объявления других компонентов класса-модуля (сигналов, функций, процессов). Эта особенность влияет на способ организации перевода моделей, поскольку в качестве процедуры грамматического разбора используется поиск в глубину с возвратами (Back- track) [6], [13]. Таким образом, формирование выходного кода является последователь- Чернухин Ю.В., Поленов М.Ю., Булгаков Д.В. «Искусственный интеллект» 4’2009 468 8Ч ным процессом и производится слева направо и при начале трансляции проекта на SystemC формируется общая структура модуля на VHDL с вспомогательными текс- товыми метками, обозначающими разделы выходного модуля. В дальнейшем по мере распознавания конструкций входного языка на места со- ответствующих меток кода выходного языка помещаются оттранслированные конст- рукции. На рис. 2 изображена условная схема одного из вариантов разбора конструкций (слева) языка SystemC и расположение соответствующих выходных конструкций в выходном тексте на VHDL. Как видно из рис. 2, при распознавании заголовка модуля происходит вывод разделов модуля выходного кода с соответствующими метками. В случае распознавания объявления процесса, в выходной файл в раздел архитектур- ного тела помещаются ключевые слова, описывающие данный процесс, а вместо тела процесса размещается соответствующая метка для последующей вставки конструкций реализации процесса. Рисунок 2 – Условная схема разбора конструкций Как видно из рис. 2, вставка меток осуществляется с использованием имен кон- кретных элементов конструкций, например, процессов, и в данном случае следует организовать специальные таблицы хранения информации об объектах (имена и при- надлежность к конкретным модулям). Для организации таких таблиц в МТ возможно использование словарей, связывающих определенное значение, называемое ключом, с другим значением, называемым результатом ключа [13]. Возможно также исполь- зование внешних элементов для хранения данных, например, возможно подключение сторонних библиотек с функциями, написанными на языках высокого уровня. Так, например, для хранения таблиц портов каждого трансляционного модуля могут быть организованы динамические списки иерархической структуры, организованные с по- мощью стандартного класса на Delphi TList. Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей... «Штучний інтелект» 4’2009 469 8Ч Подключение внешней функции MainLibrary.dll к трансляционному модулю МТ может быть осуществлено следующим образом: extern string GetClassName(int nCLIdx) library "Library\\MainLibrary.dll", "GetClassName". Рассмотрим также особенности трансляции выражений. Язык SystemC, в отличие от VHDL, позволяет выполнять операции над именами различных типов с использо- ванием неявного приведения типов. Для операндов в VHDL набор операций ограни- чен. Типы операндов и допустимые операции заданы в подключаемых библиотеках. Рассмотрим пример оператора присваивания: A = B + C + D;, где операнды A, D – знаковые целые (IR); B, C – векторы бит (SV). Тогда данный оператор можно представить в виде присваивания выражения, состоящего из типов операндов: IR = SV + SV + IR. Допустим, что в подключенных библиотеках выходного языка определены сле- дующие операции: SV = SV + SV; SV = IR + SV; SV = SV + IR; IR = IR + IR; Тогда рассматриваемый оператор присваивания можно представить в виде де- рева разбора, которое изображено на рис. 3. Из рис. 3 видно, что операция сложения двух операндов типа бит-вектор (SV) может давать в сумме объект типа бит-вектор (SV). Далее должна быть произведена операция суммы бит-вектора и целого знако- вого (IR), чтобы в результате было получено целое знаковое. Но в наборе операций выходного языка нет суммирования IR=SV+IR. Отсюда следует, что операнд типа бит- вектор следует доопределить функцией приведения в целое знаковое, которое в сумме с целым знаковым даст результат требуемого типа. Рисунок 3 – Дерево разбора оператора присваивания Аналогичным образом возможен разбор любого выражения входного языка, на- писанного на SystemC, с получением выходного выражения на VHDL при помощи функций приведения типов. Для доопределения выражений был введен дополнительный этап трансляции, на котором выполнялась трансляция выражений, сформированных в промежуточном файле на этапе основной трансляции. После этого готовые выраже- Чернухин Ю.В., Поленов М.Ю., Булгаков Д.В. «Искусственный интеллект» 4’2009 470 8Ч ния вставлялись в выходной файл. Трансляция управляющих конструкций входного языка осуществлялась простой заменой ключевых слов SystemC на ключевые слова VHDL с использованием таблицы соответствий операторов. Поскольку в языках описания аппаратуры помимо поведенческого описания, оп- ределяющего логику работы блоков, к числу основных видов относится структурное описание, то необходимо рассмотреть специфику его трансляции. Для структурного описания характерна связка портов отдельных устройств (компонентов) посредством сигналов архитектурного тела. При этом возможны различные варианты появления ком- понента в модуле и соответствующие действия транслятора: – если компонент описан в одном из транслируемых модулей проекта, производится простое связывание портов, название и типы которых фиксируются в процессе транс- ляции подключаемых компонентов; – если компонент является системным, то транслятор может взять имена и типы пор- тов аналогичного компонента из составленных заранее таблиц соответствия системных компонент транслируемых языков; – если компонент не присутствует в данных таблицах, то решение проблемы связы- вания портов может быть переложено на плечи разработчика. При этом в процессе трансляции при распознании неизвестного компонента выводится диалоговое окно, которое может быть реализовано с помощью языка высокого уровня, например Delphi, и подключенное в виде внешней библиотеки. В этом диалоговом окне пользователь мо- жет указать известный ему VHDL-аналог компонента на SystemC c соответствующими портами и связать порты с сигналами модуля. Разработанный трансляционный модуль трансляции проектов моделей с языка SystemC на VHDL был протестирован на группе устройств, таких как регистр, счетчик, АЛУ, процессорный элемент. В табл. 1 приведены фрагменты исходного кода про- цесса для синхронного регистра на SystemC и соответствующего сгенерированного процесса на VHDL. Таблица 1 Исходный фрагмент кода на SystemC Сгенерированный МТ фрагмент кода на VHDL void dffa::do_ffa() { if (reset) { dout = false; } else if (clock.event()) { dout = din; } }; --Function do_ffa() do_ffa: process(clock,reset) begin if (clock'event and clock=true) OR reset'event then --Process body if reset then dout<=false; else if clock'event then dout<=din; end if; end if; end if; end process; Работоспособность сгенерированных Мультитранслятором моделей была про- верена в среде Active-HDL [14], получены временные диаграммы, подтверждающие корректную работу трансляционного модуля с языка SystemC на VHDL. Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей... «Штучний інтелект» 4’2009 471 8Ч Заключение На основании полученных результатов можно сделать вывод о корректной ра- боте трансляционного модуля с языка SystemC на язык VHDL и, следовательно, о возможности создания таких модулей для трансляции других языков описания аппа- ратуры. Кроме трансляционного модуля прямого перевода моделей с SystemC на VHDL, также была исследована возможность создания трансляционного модуля об- ратного преобразования проектов с VHDL на SystemC и получены результаты, гово- рящие о том, что применение Мультитранслятора и его трансляционных модулей достаточно эффективно для решения задач проектирования систем на кристалле. Литература 1. Бухтеев А.В. Методы и средства проектирования систем на кристалле / А.В. Бухтеев // Chip news. – 2003. – № 4. – С. 4-14. 2. Шагурин И.В. Применение языка SystemC и средств разработки на его основе для проектирования «Систем на кристалле» / И.В. Шагурин, В.А. Канышев // Инженерная практика. – 2006. – Т. 32, № 9. – С. 23-32. 3. Марченко А.Л. C++. Бархатный путь / Марченко А.Л. – М. : Горячая линия-Телеком, 2005. – 399 с. 4. SystemC. Version 2.0 User’s Guide [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.systemc.org 5. Welcome to the VHDL. Language Guide [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://ece.wpi. edu/~wrm/Courses/EE3810/geninfo/Welcome%20to%20the%20VHDL%20Language.pdf 6. Чернухин Ю.В. Интерактивная среда мультиязыковой трансляции сложных программных моделей / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Р.В. Фадеев // Анализ и моделирование развивающихся интеллек- туальных систем : межвуз. сб. науч. трудов. – Ростов н/Д : Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. – Вып. 4. – С. 10-20. 7. Чернухин Ю.В. Инструментальные средства импорта моделей виртуальных моделирующих сред / Ю.В. Чернухин, В.Ф. Гузик, М.Ю. Поленов // Искусственный интеллект. – 2006. – № 4. – С. 59-65. 8. Чернухин Ю.В. Возможности применения среды мультитрансляции в качестве компилятора ком- пиляторов / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов, Д.В. Левченко // Искусственный интеллект. – 2008. – № 4. – С. 712-720. 9. Знакомство с SystemC [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://systemc.dax.ru/book/1.html 10. Смешков А.С. Автореферат выпускной работы магистра на тему: «Интерактивный вспомогатель- ный модуль (TLM Wizard) для генерации начального кода цифровых устройств, базирующихся на технологии transaction level modeling (TLM)» [Электронный ресурс] / А.С. Смешков. – Режим доступа : http://masters.donntu.edu.ua/2007/fvti/smeshkov/diss/index.htm 11. Чернухин Ю.В. Многоязыковая трансляция для моделирующих систем и САПР / Ю.В. Чернухин, М.Ю. Поленов // Труды Международных научно-технических конференций «Интеллектуальные систе- мы» (AIS'07) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2007). – М. : Физматлит, 2007. – Т. 1. – С. 228-233. 12. Ахо А. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции / А. Ахо, Дж. Ульман. – М. : Мир, 1979. – Т. 1. – 612 с. 13. Чернухин Ю.В. Исследование продукционных систем искусственного интеллекта на программном комплексе «Мультитранслятор» : [учебное пособие] / Чернухин Ю.В., Гузик В.Ф., Фадеев Р.В. ; под ред. Ю.В. Чернухина. – Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2005. – 145 с. 14. Active-HDL. Aldec, Inc. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.aldec.com/ActiveHDL Ю.В. Чернухін, М.Ю. Полєнов, Д.В. Булгаков Використання мультимовної трансляції при конверсії моделей, представлених мовами опису апаратури Розглядається підхід до використання розробленого раніше середовища багатомовної трансляції моделей (Мультитранслятора) для перекладу програмних проектів, представлених мовами опису апаратури різних рівнів. Розвиток даного підходу дозволяє використовувати Мультитранслятор як засіб крос-трансляції проектів для моделювання у системотехнічних САПР. Yu.V. Chernukhin, M.Yu. Polenov, D.V. Bulgakov Multilanguage Translation Usage at Conversion of Models Presented on Hardware Description Languages The approach to application of previously developed the multilanguage models translation environment (Multitranslator) for conversion of program projects presented on different levels hardware description languages is considered. Development of the given approach allows to use the Multitranslator as projects cross translator for simulation and EDA systems. Статья поступила в редакцию 26.06.2009.

Использование мультиязыковой трансляции при конверсии моделей, представленных на языках описания аппаратуры

Репозитарії

Схожі ресурси