トプスシステムズとCMエンジニアリング、
超高性能メニーコアの機能検証において
VeloceとTestBench Xpressにより2500倍の性能を達成

2013年11月18日

メンター・グラフィックス・コーポレーション(本社: 米国オレゴン州、以下メンター・グラフィックス)は、株式会社トプスシステムズ(以下トプスシステムズ)が開発を手掛けた超高速メニーコアプロセッサの機能検証において、CMエンジニアリング株式会社(以下CMエンジニアリング)がメンター・グラフィックスのVeloce®ハードウェア・エミュレーション・プラットフォームおよび同製品向けのコ・モデリング・ソフトウェアアプリケーションであるTestBench Xpress(TBX)を用いて、スタンドアロンのシミュレーション環境のみを使用した場合と比べて、最大2500倍の高速化を達成したことを発表しました。

「メンター・グラフィックスは、シミュレーション向けのテストベンチを合成可能なテストベンチに書き換えてからエミュレーションを実施する、という一見するだけで労力の重複が明白な作業に多くの時間を費やしてしまうという検証現場の定説を覆すソリューションを提供しています。CMエンジニアリングがこれを採り入れ、シミュレーションとアクセラレーション、さらにエミュレーションにおいて同一のテストベンチを使用しつつVeloceとTBXを組み合わせて適切なチューニングを施すことにより、最大2500倍のエミュレーション高速化に成功したことを嬉しく思います。」メンター・グラフィックス、Emulation Division、Vice President and General Manager、Eric Selosseは、上記のように述べています。

日々の生活には、今まで以上に組込みシステムの存在が欠かせなくなっています。昨今の組込みシステムに求められている要求処理性能に対応するにはマルチコア化が当然のごとく求められ、それ以上の性能を発揮させるためにメニーコアを希求する声も高まっています。より多くのプロセッサを使用しつつ組込みシステム特有の消費電力制約に応えるために、トプスシステムズは、データ並列、タスク並列、パイプライン並列の3つの並列処理を組み合わせた低周波数による分散並列処理、および3次元積層LSIによる硬いハードウェアから軟らかいハードウェアへの移行など、既存のプロセッサアーキテクチャの見直しも含めた設計のパラダイムシフトを計っています。

「典型的な従来型のエミュレーションの利用は、プロセッサやメモリの実行程度にとどまっていましたが、今回のCMエンジニアリングとのコラボレーションにより、ISSによる命令実行トレース(期待値)とメニーコアのエミュレーション結果との照合をUVM(Universal Verification Methodology)テストベンチとして表現することにより、命令粒度での各プロセッサコアの実行結果のダイナミックな期待値照合結果に基づいてエミュレータを制御することで、メニーコアの検証およびデバッグ効率を格段に向上にできたことは嬉しい驚きでした。トプスシステムズは、革新的なアーキテクチャに基づくヘテロジニアス・マルチコアプロセッサを開発していますが、VeloceおよびTBXによるエミュレーションは、自分たちの想定以上の性能を発揮してくれました。」トプスシステムズ、代表取締役社長、松本 祐教氏は、上記のように述べています。

トプスシステムズが提唱する斬新なアーキテクチャに基づく、多数のプロセッサによって構成されるシステムの機能検証には、大きな検証課題が付随します。第1に、シミュレーションのみによる機能検証では膨大な時間が必要とされ、現実的な納期を守ることができません。また、FPGAプロトタイプや実機を使用した機能検証ではハードウェア内部の振る舞いがとらえづらいため、制御性と観測性に大きな制限がかかってしまいます。

CMエンジニアリングは、網羅性の高い検証項目の抽出と検証戦略に重点を置き、SystemVerilog、ランダム検証、ならびに検証メソドロジを積極的に活用した第三者検証により、顧客の設計品質を向上させる検証のプロ集団です。このたび、トプスシステムズの大規模プロセッサシステムの機能検証を実施するにあたり、メンター・グラフィックスのVeloceおよびQuesta®検証プラットフォーム、さらに両製品を連携させて検証を行うためのTBXを採用し、内部レジスタに対する強制設定や内部メモリデータのアップロード/ダウンロード、さらにはクロックの停止や再開などといった検証対象の内部に直接アクセスすることで、制御性と可観測性を高めつつ、検証期間の短縮を達成することに成功しました。

CMエンジニアリングでは、従来であればシミュレータで実行されていたテストベンチの移行可能な部分をエミュレーション側に実装するとともに、ハードウェア設計言語とハードウェア検証言語間の通信量と回数を削減し、エミュレーション高速化を実現しました。またTBXが提供する高速化オプションも活用し、最終的に2500倍の高速化を実現しました。

「CMエンジニアリングが得意としているSystemVerilogをベースとしたランダム検証に加えて、エミュレーションやアクセラレーションといった領域にも検証サービスを展開するにあたり、このたび、VeloceとTBXを適用しました。メンター・グラフィックスのQVP(Questa Vanguard Program)パートナーとして協業する過程で、TBXの記述のコツや、Veloceの性能を最大限に引き出すためのさまざまなノウハウを吸収し、検証期間の大幅な短縮と、検証品質、ならびに生産性の向上を図ることができました。今後もこの強みを活かしてビジネスを展開し、日本随一の検証センターとなることを目指していきます。」CMエンジニアリング、設計・検証サービス部の技術部長、斎藤 早苗氏は、上記のように述べています。

Veloceは業界初のデュアルモードアクセラレータ/エミュレータであり、トランザクションベース検証と従来のインサーキットエミュレーション(ICE)のどちらにもMHz性能を提供します。フルカスタムICアーキテクチャにより、高速かつ信頼性の高いコンパイル処理と、妥協のないアットスピードの完全なノード可視性により結果確認までの時間を最小化します。検証環境構築のための豊富な製品群を備えるVeloceは、各種マルチメディア、ネットワーク、ワイヤレス、組込みシステムアプリケーションに最適なソリューションです。

TBXは、ホストシステム上にある時間概念のないC/C++、SystemC、SystemVerilogのトランザクションベースのテストベンチと、VeloceでモデリングされたSoCを結ぶSCE-MI準拠の通信リンクです。VeloceとTBXを併用することでブロックレベルおよびSoC全体のリグレッションテストの両方を高速化できるため、プロジェクト開発工期のリスクが大幅に低減すると共に、シミュレーション時に使用するトランザクションレベルモデリングも活かすことができます。

メンター・グラフィックスについて
メンター・グラフィックス・コーポレーションは、世界中で成功を収めている電子機器メーカー、半導体企業、電子システム構築ベンダのニーズに応える製品をはじめとし、コンサルティングサービス、受賞歴を誇るサポートサービスを提供する、電子ハードウェアおよびソフトウェア設計開発ソリューションのグローバルリーダーです。1981年に設立されたメンター・グラフィックスは、過去12ヶ月間の売上高としておよそ10.9億米ドルを計上しており、本社はアメリカ合衆国オレゴン州ウィルソンヴィルに所在しています。メンター・グラフィックスについての詳しい情報は、www.mentorg.co.jpをご覧ください。

Mentor GraphicsはMentor Graphics Corporationの登録商標です。その他記載されている製品名および会社名は各社の商標または登録商標です。

 

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