1、虛擬原型：芯片設計領域的革新利器
芯片設計公司長期面臨雙重挑戰：既要研發高性能芯片方案，又得縮短周期搶先推新。當下，系統與軟件的復雜度與日俱增，傳統軟件開發方法在當下復雜形勢中弊端漸顯，如介入時間靠后增加了開發周期，難滿足行業發展，革新勢在必行。“Shift Left”——左移開發理念雖并非新興概念，但其在當下愈發凸顯出重要價值。其核心在于盡早進入軟件開發環節，利用虛擬平臺等與硬件設計并發進行早期軟件開發，也可利用軟件將驗證和測試工作提前至設計初期。畢竟，設計初期發現并解決問題，成本和時間投入遠低于項目后期。借助左移開發，芯片設計公司能更主動地把控質量，降低潛在風險及問題定位成本，提升整體開發效率，從而縮短芯片開發周期。
2、混合仿真：融合物理原型與虛擬原型的前沿技術
混合仿真不僅能夠助力實現更早的架構優化與軟件開發，還能在關鍵IP（知識產權核）的寄存器傳輸級（RTL）驗證過程中，通過軟件驅動RTL驗證實現更高的驗證效率。混合仿真解決方案讓系統的一部分在硬件原型或硬件仿真器中運行，另一部分在虛擬原型中運行，結合二者的優勢，建構混合驗證系統。
可擴展的虛擬平臺是混合仿真得以實現的重要基礎。通過提供各種組件，開發人員可根據設計需求，將這些組件像搭積木一樣拼接成虛擬原型（VP）。在這個VP之上，可運行多種操作系統或應用程序，如Ubuntu、Android、U - boot、RTOS等，為芯片配套的軟件開發和驗證提供豐富測試場景。
在芯片尚不可用之前，混合仿真解決方案能提供良好的IP 接入，借助虛擬平臺為軟件開發創造有利條件。開發的軟件同時也作為RTL硬件的驗證激勵。開發人員可在虛擬平臺的CPU上運行開發的軟件，作為硬件驗證編寫的測試模型，通過將暫未完成開發的RTL模塊遷移到虛擬平臺，可以盡早地構建完整的驗證系統并bring-up，從而使能早期軟件開發，提升驗證效率。
虛擬平臺有助于提高測試覆蓋率、生產力和質量。它具備集成豐富的調試能力，能夠讓開發人員直觀地觀察從代碼到硬件內部寄存器的運行情況，從而提升測試和問題解決效率。開發人員可以根據應用場景在軟件中創建Corner測試，并在思爾芯的芯神瞳原型驗證平臺上執行，提高生產力。同時，在虛擬原型中構建的用例可作為在原型驗證平臺上運行的高性能回歸測試，進一步確保芯片的質量和性能。
利用虛擬平臺和思爾芯的芯神瞳FPGA的混合仿真技術能有效加速仿真時間。對于軟件速度表現不佳的組件，可移植到FPGA實施，剩余部分組件則運行在軟件上。如：客戶先撰寫SystemC or C/C++模型，運行整體系統仿真，判斷哪些模型是性能瓶頸并可通過FPGA執行提升運行效率，然后通過HLS等方法將這些模型轉化到RTL并部署到FPGA再運行仿真，以實現系統仿真性能的提升。
5、成功案例 - SW + FPGA開發板
在前面詳細闡述虛擬平臺豐富應用場景的基礎上，下面通過一個SW + FPGA開發板的成功案例，進一步展現虛擬平臺在實際項目中的強大效能與獨特價值。
此案例聚焦于圖像處理設計領域。該系統中，CPU扮演核心控制角色，精準調度硬件資源；內存負責存儲圖片，為圖像處理提供數據基礎；而圖像處理器則需頻繁訪問內存以獲取并處理圖像數據。如此復雜且緊密協作的系統架構，對驗證工作提出極高要求，也凸顯出可擴展虛擬平臺應用的必要性。
值得一提的是，VP中還集成圖像顯示等功能模塊，開發人員可直接觀察處理后的圖像情況，極大提升調試效率。此外，VP中還能集成通過軟件實現的圖像處理算法，將其作為Image Processor 1。系統運行后，以Image Processor 1的處理結果作為標準，與FPGA中Image Processor 2的處理數據進行對比，以此驗證FPGA處理的正確性。
思爾芯的Genesis芯神匠Virtual Platform虛擬平臺憑借其獨特的搭建方式和廣泛的應用場景，在芯片設計與驗證領域發揮著不可替代的作用。它不僅為開發人員提供便捷、高效的開發環境，還為芯片的質量和性能提供有力保障，推動著芯片行業不斷向前發展。隨著技術的不斷進步，虛擬平臺有望在更多領域展現其強大魅力，為芯片設計與開發帶來更多創新與突破。
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