改變?cè)O(shè)計(jì)方法

智能且長(zhǎng)期的解決方案

在良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐和公司業(yè)務(wù)之間保持平衡以保護(hù)公司未來的發(fā)展，是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的過程。以前，電子設(shè)計(jì)人員通過洞察本行業(yè)將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的時(shí)機(jī)并在成為開發(fā)人員和系統(tǒng)架構(gòu)師之前首先成為精明的生意人來保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。然而技術(shù)創(chuàng)新一直不斷地推動(dòng)著設(shè)計(jì)工藝的發(fā)展，在其成為主流技術(shù)之前仍然必須被行業(yè)廣為接受才行。

發(fā)生變化的是所有這些創(chuàng)新所帶來的復(fù)雜程度。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為成熟，產(chǎn)品技術(shù)市場(chǎng)化的動(dòng)力增加了。壓力不僅僅來自于應(yīng)對(duì)這種日益增加的復(fù)雜性，而且還來自于尋找到更為智能且長(zhǎng)期的解決方案，以保持這種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)并保護(hù)這種增長(zhǎng)性。

改變?cè)O(shè)計(jì)方法

由于微處理器的出現(xiàn)，許多改進(jìn)使得產(chǎn)品具有更小的體積、更快的速度，而設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也隨之增加。由此帶來的結(jié)果是設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品不再是一件容易的事情——現(xiàn)已成為一個(gè)如何創(chuàng)新地管理不斷增長(zhǎng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的問題。不幸的是，電子設(shè)計(jì)和開發(fā)工具并未經(jīng)歷如此空前快速的變化。昔日的解決方案已不能滿足我們的需要，而今天的設(shè)計(jì)方法即將達(dá)到收益遞減點(diǎn)。

我們面臨的危險(xiǎn)情況是：對(duì)復(fù)雜性的管理已經(jīng)轉(zhuǎn)移了我們進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的注意力。這種影響是多重的，因?yàn)楫?dāng)前可用的器件技術(shù)和市場(chǎng)需求一并將我們轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法和工具可擴(kuò)展性之外。尋遍現(xiàn)有選項(xiàng)，我們僅有幾種選擇，其中的大多數(shù)并不依賴于對(duì)未來增長(zhǎng)或增長(zhǎng)潛力的任何形式保護(hù)。提高現(xiàn)有工具的特性集只會(huì)使集成過程更為復(fù)雜和困難，而雇傭具有適當(dāng)技能的工程師費(fèi)錢又耗時(shí)。

著手電子開發(fā)重新評(píng)估為時(shí)過晚。也許，最大的障礙是在我們的心里，還有就是我們?nèi)绾胃兄布蛙浖g的差異。

一切歸結(jié)：軟件問題

解決方案的復(fù)雜開發(fā)問題在于通過隱藏設(shè)計(jì)器的復(fù)雜程度，提高板級(jí)工程師們進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的抽象級(jí)別。于是，可以全新的方法來處理較大的系統(tǒng)，并且不會(huì)延長(zhǎng)相同集成電路的開發(fā)時(shí)間，如：在板級(jí)和簡(jiǎn)化軟件工程師們開發(fā)工作的高級(jí)編程語言級(jí)別上降低復(fù)雜性所帶來的那樣。其中的創(chuàng)新也就是將集中于硬件上的注意力轉(zhuǎn)到軟件上來，而開發(fā)時(shí)間并未因此而延長(zhǎng)。



圖1 到FPGA流程圖

由于硬件同軟件之間的界線日益一體化，從而使得設(shè)計(jì)不再是單獨(dú)地基于硬件。通過使作為物理硬件的組成部分被一次性集成至器件中的東西，成為現(xiàn)在的可編程部分，低成本、高容量的 FPGA 便具有了改變我們?cè)O(shè)計(jì)方法的潛力。這種“軟設(shè)計(jì)”將注意力集中在電子產(chǎn)品開發(fā)上，因此符合邏輯，其將器件智能分離于被編程的物理硬件，并且避免了許多長(zhǎng)久以來同依賴硬件的解決方案有關(guān)的電子陷阱，例如，無法輕易在開發(fā)末期作任何改變。

于是，同硬件結(jié)合的軟件就成為新型統(tǒng)一設(shè)計(jì)范例的一個(gè)固有部分。諸多可重新配置硬件平臺(tái)正推動(dòng)對(duì)電子開發(fā)范例進(jìn)行重新定義，并說明了“軟設(shè)計(jì)”潛力日益增長(zhǎng)的重要性。

電子產(chǎn)品的進(jìn)化見證了分立器件使微處理器直至FPGA成為可能。最近可編程硬件的大發(fā)展具有將更為一體化的概念擴(kuò)展到更廣泛的電子產(chǎn)品應(yīng)用的潛力。

以一種新視角看待硬件

此類方法可以讓我們探索許多現(xiàn)有技術(shù)以外的技術(shù)，而所需要的就是一個(gè)合適的設(shè)計(jì)環(huán)境。到目前為止，對(duì)于電子設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)并未統(tǒng)一，并且都將注意力集中于器件，因此開發(fā)工具發(fā)展也是遵循這一模式。一般的印刷電路板設(shè)計(jì)觀點(diǎn)均是基于選擇配置在其上面的處理器或 FPGA。例如，使用傳統(tǒng)的硬件方法和工具，并且不用經(jīng)過重寫低級(jí)代碼或帶入高效運(yùn)算法則這一不可避免和令人痛苦的過程時(shí)，嘗試提升系統(tǒng)的性能。這樣做既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢。但是到目前為止，硬件平臺(tái)（即合并所有預(yù)構(gòu)建電路，包括微處理器和邏輯芯片）的設(shè)計(jì)已成為一個(gè)獨(dú)立于實(shí)際器件智能創(chuàng)建的過程。

采用“軟”方式帶來了一些主要優(yōu)點(diǎn)，例如，更全面的設(shè)計(jì)同步、設(shè)計(jì)復(fù)用和一個(gè)統(tǒng)一的方法。由于設(shè)計(jì)人員可以在不必構(gòu)建硬件來支持設(shè)計(jì)功能性并且不必對(duì)其做太多考慮的情況下，混用其硬件及軟件方法，因此更高一層次的抽象和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制可以得到較為高效的運(yùn)用。在軟件開發(fā)工作開始之前，不再需要“固定”硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，也不再需要在一個(gè)緊促的開發(fā)周期內(nèi)費(fèi)時(shí)費(fèi)力地做一些微小的改動(dòng)。取而代之的是一個(gè)互動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，在不增加設(shè)計(jì)時(shí)間情況下容許進(jìn)行多次試驗(yàn)及開發(fā)的種種“如果”假定。注意力、努力及資源可以轉(zhuǎn)移到更高一層次的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，而這才是其價(jià)值所在。實(shí)現(xiàn)這一研發(fā)過程所須的只是合適的設(shè)計(jì)環(huán)境。

盡可能通用的解決方案

在可選用的解決方案中，大多數(shù)都是一些針對(duì)具體廠商的點(diǎn)工具，如果這些工具的部署是作為公司中一個(gè)統(tǒng)一、集成設(shè)計(jì)流程的組成部分，其潛能幾乎都沒有完全發(fā)揮出來。電子設(shè)計(jì)的確可以受益于新思維，例如，將互利技術(shù)集成到一個(gè)單一設(shè)計(jì)環(huán)境中，而非數(shù)個(gè)單獨(dú)的設(shè)計(jì)環(huán)境中。通過容許在一個(gè)單一系統(tǒng)中對(duì)電子產(chǎn)品開發(fā)的所有方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理，極大地促進(jìn)了主流開發(fā)工作，從而加速設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。使用傳統(tǒng)的點(diǎn)工具不能實(shí)現(xiàn)新型創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)用更多的全新設(shè)計(jì)流程。

一個(gè)更為統(tǒng)一的方法容許設(shè)計(jì)人員將注意力集中于更高層次的應(yīng)用，并在不犧牲創(chuàng)新或增加設(shè)計(jì)次數(shù)的情況下重復(fù)使用其已有工作以及第三方技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)概念，必須具有支持其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和基礎(chǔ)架構(gòu)，并需要重新定義我們對(duì)設(shè)計(jì)流程的看法。