软硬件协同SoC硅前架构评估
项目背景：构建面向移动智能终端SoC的全系统架构理论模型，以软件模拟SoC应用输入，指令集，以及架构组成，在流片之前，对SoC全系统架构、IP微架构、或是应用软件进行设计空间探索。区别于硅后消耗大量时间与人力的传统验证方式，本项目拟以低廉的评估成本在硅前获得准确的性能功耗评估，寻找软硬件设计的瓶颈，并提出指导性意见。其中软硬件协同设计对系统中的软硬件部分使用统一的描述和工具进行集成开发，可完成全系统的设计验证并跨越软硬件界面进行系统优化。其关键技术在于设计描述、设计建模、软硬件划分、软硬件设计与综合验证和性能评估
现阶段，本项以SoC芯片中CPU性能、功耗的量化评估为核心，针对MIPS指令集的国产CPU：1）量化评估其面向移动智能应用所做的指令级架构与微架构改进效果，并针对性的给出后续演进的可行方案；2）设计面向移动智能应用的采用该CPU IP的SoC芯片，实现10000片的小规模量产，最终在实际设备中检验效果。
关键技术： 项目将实现Android测试程序选取以及特征片段提取、硬件建模与评估方法研究、实测评估、软硬适配与优化。核心技术包括：
Ø 基于微架构无关负载特性的统计分析；
Ø 抽象关键IP核性能、功耗机理，建立数学解析模型；
Ø 性能瓶颈分析，反馈设计演进方向；
应用前景： SoC硅前架构评估能够为IP核微架构设计人员、SoC设计人员、产品设计人员、软件设计人员以及最终消费者等五类对象提供服务，具备广泛的应用前景。本项目的成功实施将减少设计风险，有效缩短SoC设计与生产的时间和资金成本，提升MIPS指令集国产芯片竞争力。
预期成果：
Ø 针对MIPS指令集以及Android应用的完备性能与功耗测试集
Ø SoC中重要IP核的结构建模与仿真，包括CPU、GPU、NOC、DDR控制器，以及IO。
Ø 包括测试集、测试方法、建模、以及数据评估与分析方法的整套硅前评估的可行方案设计
Ø 小规模量产改进后的龙芯核SoC；
Ø 涉及以上关键技术的自主知识产权；
产业链和技术链：
相比于传统的SoC芯片设计流程，本项目在前端逻辑设计之前添加软硬协同SoC硅前架构评估技术，能够在设计初始阶段了解SoC设计性能趋势，减少设计空间代价，进行软硬件交互设计和调整。
微架构无关负载特征统计分析：
面向的移动智能应用进行分类，选取典型的应用作为测试程序集，依据微架构无关特征参数，利用聚类分析等方法提取测试程序的特征片段，以此表征Android应用，并将其作为下一步解析模型的输入。该测试集的不失真抽象大大减少评估工作量，同时又确保了评估的可靠性。
解析模型建模：
相比于周期精确的仿真模型耗时太长的问题，解析模型的目的在于快速、准确的给出CPU的性能及其性能分布。本项目细分出CPU性能的组成部分，并基于“区间效应”构建解析模型，从机理出发，对缺失事件计数以及缺失事件造成的延迟惩罚进行建模。模型最终输出CPU的性能及其性能分布。本项目不依赖时钟周期精确的仿真模型，而通过对CPU性能准确模拟的数学模型，快速的获得应用在架构上的性能分析。
