JPH0696151A - ロジックシミュレーション装置 - Google Patents

ロジックシミュレーション装置

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JPH0696151A
JPH0696151A JP4243755A JP24375592A JPH0696151A JP H0696151 A JPH0696151 A JP H0696151A JP 4243755 A JP4243755 A JP 4243755A JP 24375592 A JP24375592 A JP 24375592A JP H0696151 A JPH0696151 A JP H0696151A
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Shigehiro Asano
滋博 浅野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、エミュレータの持つ高い並列度を生
かしながら、大規模な回路を扱うこともできるロジック
シミュレーション装置を提供する。 【構成】ホスト計算機1と、エミュレーションチップ
6、入出力インタフェース2、ネットワーク5からなる
エミュレーション装置4を有し、ホスト計算機1はエミ
ュレーション装置4に対しシミュレーション対象各回路
に対応するプログラムを設定し、エミュレーション装置
4はホスト計算機1のプログラムによりエミュレーショ
ンチップ6の内部接続の変更、ネットワーク5の接続を
設定して所定回路に構成し、この回路にシミュレーショ
ン対象の分割回路をマッピングし、そのエミュレーショ
ン結果を入出力インタフェース2に記憶し、該入出力イ
ンタフェース2の記憶内容をシミュレーション対象の分
割した他の回路のマッピングにより再構成される当該エ
ミュレーション装置4の回路に与えるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、論理回路のシミュレー
ションに用いられるロジックシミュレーション装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、論理回路を使用したディジタルシ
ステムの設計においては、システムの開発期間の短縮
と、高い完成度を満足するために、論理回路をシミュレ
ーションすることが欠かせない要素になっている。
【0003】しかして、従来、論理回路をソフトウェア
によってシミュレートすることが考えられているが、こ
の方法では、その膨大な計算量のために長時間の計算を
必要とし、シミュレーションのターンアラウンドタイム
に長時間を要していた。
【0004】そこで、このようなシミュレーションを簡
単に行うために、シミュレーションを専門に行なうハー
ドウェアシミュレーションエンジンが開発されている。
【0005】シミュレーションエンジンは、次のように
二つのタイプに大別される。一つは、論理回路中のイベ
ントを専用のシミュレーションプロセッサによって処理
し、シミュレーションを行なうイベントドリブン型のシ
ミュレーションエンジンであり、もう一つは、論理回路
をフィールドプログラムゲートアレイなどのプログラム
可能な素子にマッピングしてエミュレーションを行なう
エミュレータである。このエミュレータの技術は、例え
ば特開平2−245831号公報に示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のイベ
ントドリブン型のシミュレーションエンジンは、大規模
な回路が扱えるが、もともとシミュレーション対象に存
在していた並列性をプロセスッサの数に制限してしまう
ために高速化が難しいと言う問題点があり、後者のエミ
ュレータは、対象の並列度がそのまま生かされるため高
速化は得られるものの、回路規模がエミュレータの規模
に制限されるため、大規模な回路が扱えないという問題
点があった。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、エミュレータの持つ高い並列度を生かしながら、大
規模な回路を扱うこともできるロジックシミュレーショ
ン装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のロジックシミュ
レーション装置は、ホスト計算機と、入出力インタフェ
ースと、プログラム可能なエミュレーションチップおよ
びこのエミュレーションチップと前記入出力インタフェ
ースを接続するプログラム可能なネットワークを有する
エミュレーション装置とから構成され、前記ホスト計算
機はシミュレーション対象の複数に分割された回路に対
応するプログラム情報の各々を前記エミュレーション装
置に内蔵されたメモリに複数存在するバンクの各々に対
して設定し、前記エミュレーション装置は前記バンクの
切り替えにより前記エミュレーションチップの内部接続
を変更するとともに、前記ネットワークの接続を設定し
て所定回路に構成することにより、これら回路に前記シ
ミュレーション対象の分割した回路をマッピングし、そ
のエミュレーション結果を前記入出力インタフェースに
記憶するとともに、該入出力インタフェースの記憶内容
を前記シミュレーション対象の分割した他の回路のマッ
ピングにより再構成される当該エミュレーション装置の
回路に与えられるように構成されている。
【0009】
【作用】この結果、本発明によればホスト計算機からい
ちいち信号を入力して回路構成を変えるのでなく、エミ
ュレーション装置に内蔵されたメモリのバンクにいっぺ
んに各回路の構成を表すプログラム情報をいれておき、
シミュレーション時には、ホストの介入なしにバンクを
切り換えるだけで構成変更するようにできるので、シミ
ュレーション対象のエミュレータをに時分割で実行する
ことができ、同じ規模のプログラム素子で、エミュレー
ション装置の持つ高い並列度を生かしながら、大規模の
シミュレーション対象を取り扱うことができるようにな
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。
【0011】図1は、装置全体の概略構成を示してい
る。同装置は、ホスト計算機1、入出力インタフェース
2、ホストインタフェース3、エミュレーション装置4
により構成されている。ここでのエミュレーション装置
4は、ネットワーク5、複数のエミュレーションチップ
6、メモリモジュール7およびエミュレーションコント
ローラ8よりなっている。
【0012】この場合、エミュレーション装置4を構成
する複数のエミュレーションチップ6には、シミュレー
ション対象がマッピングされるようになるが、これらエ
ミュレーションチップ6は、プリミティブと呼ばれる万
能関数により構成されることから、シミュレーション対
象をプリミティブに変換し、プリミティブネットリスト
を生成して、マッピングを行うようになる。
【0013】この状態で、ホスト計算機1からホストイ
ンタフェース3、エミュレーションコントローラ8を通
じてエミュレーション装置4のネットワーク5、エミュ
レーションチップ6、およびメモリモジュール7にマッ
ピングの情報がダウンロードされる。ここでのエミュレ
ーションチップ6とメモリモジュール7は、ネットワー
ク5によって相互に接続され、シミュレーション対象を
エミュレートするようになる。
【0014】そして、ホスト計算機1から入出力インタ
フェース2を介しエミュレーション装置4に対してシミ
ュレーション対象への入力ベクタ(入力パターン)を与
えると、エミュレーション装置4では、ホストインタフ
ェース3を介して与えられる実行条件でシミュレーショ
ン対象のエミュレーションを行ない、その結果を出力ベ
クタとして入出力インタフェース2を介して出力する。
ここで、エミュレーションチップ6のバンク切替えとネ
ットワークの切替は、エミュレーションコントローラ8
が制御する。また、メモリモジュール7はシミュレーシ
ョン対象のメモリ部分をエミュレートするために用いら
れる。また、エミュレーションチップ6のバンク切替え
とネットワークの切替は、エミュレーションコントロー
ラ8が制御する。
【0015】入出力インタフェース2はシミュレーショ
ン対象の記憶素子をエミュレートし、後述する次のフェ
ーズに値を与えるのに使用される。また、ホストインタ
フェース3は、エミュレーション装置4の内部状態をホ
スト計算機1から観測、制御するために用いられる。
【0016】図2はエミュレーションチップ6の概略構
成を示すもので、複数のプリミティブ61と、クロスバ
ースイッチ62により構成されている。この場合、信号
は図の左の入力から入って右の出力に出る。また、クロ
スバースイッチ62、プリミティブ61ともに、その構
成は複数のバンクの記憶素子から与えられ、バンク信号
で各バンクを切替えられるようになっている。
【0017】図3はプリミティブ61の概略構成を示す
もので、入力A、B、C、Dはバンク信号ととともに、
関数メモリ611のアドレスとなって与えられる。関数
メモリ611は、関数の出力として1ビットのデータを
出力するようにしている。ここでの関数メモリ611の
情報はバンク設定用パスを用いて設定される。
【0018】図4はエミュレーションチップ6のクロス
バースイッチ62の概略構成を示している。同図では、
6入力2出力のものを示しているが、その拡張はマルチ
プレクサ621の入力数とマルチプレクサ621の数を
増やすことで行なわれる。マルチプレクサ621の切替
えは、出力切替えメモリ622からのデータで行なわれ
るが、バンク信号が出力切替えメモリ622のバンクを
指定している。バンク設定用パスは出力切替えメモリ6
22にダウンロードされる。
【0019】図5はネットワーク5の概略構成を示して
いる。ネットワーク5はエミュレーションチップ6とメ
モリモジュール7をクロスバースイッチ51を介して多
段に接続したものである。そして、入出力インタフェー
ス52を介してホスト計算機1から入力がネットワーク
5に伝えられると、ネットワーク5からの出力をホスト
計算機1に伝えるようにしている。この場合、入出力イ
ンタフェース52は多段構成の最終段の出力から初段の
入力に信号を戻すようになる。また、ネットワーク5の
クロスバースイッチ51は、図4で述べたクロスバース
イッチ62の構成と同様にバンク信号によって選択され
たメモリバンクの内容で接続が決定される。このメモリ
バンクにはホスト計算機1からバンク設定用パスで接続
の情報がダウンロードされる。
【0020】図6は入出力インタフェース52の概略構
成を示している。この場合、入出力インタフェース52
は、nビット分の出力ベクトルレジスタ521、サイク
ルレジスタ522、出力コントロールメモリ523から
構成している。出力ベクトルレジスタ521は、ネット
ワーク最終段からの出力を保持し、ホストリード信号で
ホストへ読み出される。また、出力ベクトルレジスタ5
21の各ビットは出力コントロールメモリ523によっ
てイネーブルが制御され、必要なフェーズの値を保持す
る。
【0021】ここで、フェーズとは、図7に示すように
時分割されたシミュレーション対象の一つの分割した部
分を実行することを表している。
【0022】図8はサイクルレジスタ522の1ビット
分の構成を示している。この場合、サイクルレジスタ5
22は、(a)ホスト計算機1からの入力ベクトルの保
持、(2)各フェーズのシミュレーション対象の記憶素
子の値の保持、そして(3)ひとつのフェーズから他の
フェーズへの値の受け渡しの三つの目的で使用される。
サイクルレジスタ522はサイクル信号で切替えられる
2セットのレジスタ、つまりサイクル0レジスタ522
1とサイクル1レジスタ5222で構成され、これら
は、シミュレーション対象のシミュレーションクロック
一回ごとに交互に切替えられるサイクル信号により切り
替わるようにしている。
【0023】この場合、サイクル信号が1のときサイク
ル1レジスタ5222にエミュレーション装置4からの
出力が蓄積され、同時にサイクル0レジスタ5221か
らエミュレーション装置4に入力が与えられる。シミュ
レーションクロックが一つ進むと、サイクル信号は0に
なり、前と逆にサイクル1レジスタ5222からエミュ
レーション装置4に入力が与えられ、エミュレーション
装置4からの出力がサイクル0レジスタ5221に蓄積
される。このように、二つのサイクルレジスタ522
1、5222が交互に働くことで、シミュレーション対
象の記憶素子の値を保持する。これら2セットのサイク
ルレジスタ5221、5222は、深さがmのシフトレ
ジスタを構成しており、時分割されたそれぞれのフェー
ズに1段が対応しており、シフトレジスタの任意の段か
らマルチプレクサを通じて値が取り出せるようにしてい
る。このことから、任意のフェーズでシミュレーション
対象の記憶素子の値がエミュレーション装置4に与えら
れる。
【0024】サイクルレジスタ522でホスト計算機1
からの入力ベクトルを保持するためには、入力のマルチ
プレクサ5223をホストライト信号により切替え、サ
イクル信号を0にしてエミュレーションクロックにより
サイクル0レジスタ5221に書き込まれる。次にサイ
クル0レジスタの出力は入力コントロールメモリ522
4にあらかじめ書かれた値によってマルチプレクサ52
23が切替えられ、さらにサイクル信号を1にしてデー
タ出力からネットワークの初段の入力に加えられる。
【0025】一つのフェーズから次のフェーズに値を伝
えるのは、フェーズフォワードFF5225によって行
なわれる。フェーズフォワードFF5225には、前の
フェーズの信号がエミュレーションクロックでラッチさ
れ、出力のマルチプレクサ5226を切替えてデータ出
力からエミュレーション装置4に与えられる。フェーズ
フォワードFF5225を深さmのシフトレジスタ構成
とすることにより、以前のフェーズの値ならばどのフェ
ーズの値でも使用できるようになっている。どのフェー
ズの値を使用するかは、フェーズフォワードメモリ52
27に予めオホスト計算機からダウンロードされた値が
使用される。
【0026】サイクルレジスタ522の出力は、予めホ
スト計算機1よりロードされていた入力コントロールメ
モリ5224によって選択される。入力コントロールメ
モリ5224のアドレスは、現在とのフェーズを実行し
ているかを示すバンク信号である。
【0027】ここで、時分割のシミュレーションは、次
の手順で行なわれる。
【0028】(1)サイクル信号0(1)の場合。
【0029】(2)サイクル1(0)レジスタ5222
(5221)のあるフェーズのFF、またはフェーズフ
ォワードFF5225からネットワーク5の初段に値が
与えられる。
【0030】(3)ネットワーク5とエミュレーション
チップ6に信号が伝達される。
【0031】(4)ネットワーク5とエミュレーション
チップ6からの信号がサイクル0(1)レジスタ522
1(5222)にエミュレーションクロックでシフトイ
ンする。同時に、フェーズフォワードFF5225にも
ラッチされる。
【0032】(5)バンク信号を切替えて次のフェーズ
用に接続を切替える。
【0033】(6)必要なフェーズの数だけ(2)から
(5)を繰り返す。
【0034】(7)全てのフェーズが終了したら一つの
シミュレーションサイクルが終了する。サイクル信号を
切替え次のサイクルを実行する。
【0035】最後に、エミュレーション装置4の出力は
最終段から入出力インタフェース52に加えられるが、
エミュレーションクロックによって出力ベクトルレジス
タにラッチされ、ホストリード信号でホスト計算機1に
与えられる。出力ベクトルは各フェーズから与えられる
ので、各フェーズの適当な値をとらえるように、ビット
ごとのクロックイネーブルが出力コントロールメモリか
ら与えられる。
【0036】シミュレーション対象のデバックを行なう
には、サイクル0レジスタ5221、サイクル1レジス
タ5222にデバッグ用のスキャンパスを用意する。デ
バッグ用のスキャンパスをホスト計算機からアクセスす
ることで、シミュレーション対象の記憶素子の値を知る
ことができる。
【0037】図9はメモリモジュール7の概略構成を示
している。メモリモジュールはRAM71と周辺回路に
よって構成される。メモリモジュール7からの読み出し
は、あるフェーズで与えられるアドレスとCS信号をR
AMに与え、次のフェーズでデータアウトに出力信号が
出る。メモリモジュールへ7の書き込みは、あるフェー
ズで与えられるアドレス、データ、CS信号、WE信号
をRAM71に与え、書き込みが行なわれる。フェーズ
クロックでメモリモジュールの入出力信号をラッチして
いるのは、メモリモジュール7のRAM71の入出力を
安定させるためである。
【0038】このように構成された装置によるシミュレ
ーション対象のプリミティブ変換とマッピングは、図1
0に示すソフトウェアにより実行される。
【0039】この場合、シミュレーション対象101を
プリミティブに変換し(図示102)、プリミティブネ
ットリストを生成する(図示103)。そして、マッピ
ングソフトウェア104を用いてプリミティブをエミュ
レーション装置4にどのようにマッピングするかを決定
する。ここでのマッピングソフトウェア104は、どの
プリミティブを、どのエミュレーションチップのどの部
分に割り当てるか、また、エミュレーションチップ6内
の接続、ネットワーク5の接続、入出力インタフェース
2の接続を、シミュレーション対象の時分割でどのよう
に割り当てるかなどを決定して、エミュレーションチッ
プ6とネットワーク5と入出力インタフェース2のメモ
リの各バンクにロードするデータをマッピングデータと
して生成する(図示105)。
【0040】そして、このマッピングデータを、エミュ
レータ制御ソフトウェア106により、エミュレーショ
ン装置4にロードする。また、エミュレータ制御ソフト
ウェア106は、コンソール107からの入力や入力ベ
クタ108をエミュレーション装置4に与え、エミュレ
ーション装置4を制御しながら出力ベクタ109を得、
これをコンソール107に表示する。
【0041】図11はシミュレーション対象をプリミテ
ィブに変換する場合の概念を表したものである。この場
合、各プリミティブは、入力数を4、出力数を1として
いる。そして、図11(a)に示すように5つの素子が
使われる場合に、同図(b)に示すように4入力のプリ
ミティブを使用し、それぞれの関数F、Gとすれば、2
個のプリミティブで実現できることになる。
【0042】なお、複数の素子をプリミティブにまとめ
るには種々の方法が存在するが、一例として、以下の方
法が知られている。
【0043】(1)出力の一本を選択し、そのノードに
出力する素子をプリミティブとする。ここでプリミティ
ブが5以上の入力を持つ時は、4以下の入力になるよう
に多段に分割する。
【0044】(2)プリミティブの入力数が4未満の時
は、プリミティブの入力のうち一本を選択し、その入力
に出力する素子をプリミティブに含めて入力が4以下に
なるかをチェックする。
【0045】(3)プリミティブの入力が4を越える
と、その入力に出力する素子をプリミティブに含めるの
をやめてプリミティブとして登録する。
【0046】(4)プリミティブの入力が4未満の時は
(2)からの動作を繰り返す。
【0047】このような方法を用いてプリミティブにま
とめ、出力から始めて全ての素子がプリミティブに含ま
れるようにする。
【0048】なお、この方法は一つの例であって、効率
的なプリミティブの利用にはこの方法と、いくつかの発
見的手法を適用すれば良い。
【0049】こうしてプリミティブネットリストに変換
されたシミュレーション対象は、エミュレーション装置
4に対してマッピングが行なわれるが、ここでのプリミ
ティブネットリストのエミュレーション装置4へのマッ
ピングは、次の手順で行なわれる。
【0050】(1)プリミティブネットリストをオール
ドウエーブフロントとして登録する。
【0051】(2)オールドウエーブフロントをエミュ
レーション装置4の初段に設定し、ネットリストからプ
リミティブを一つずつ取りだし、エミュレーション装置
4のエミュレーションチップ内のプリミティブに割り当
てる。同時にウエーブフロントを進める。
【0052】(3)割り当てられなくなったら、信号を
エミュレーション装置の最後段まで伝達するようにす
る。
【0053】(4)ウエーブフロントが出力の全てと、
シミュレーション対象の全てを通過したら終了。終了で
ない場合、ウエーブフロントをオールドウエーブフロン
トとして(2)から繰り返す。
【0054】上で示した手順では、ウエーブフロントの
信号線の数が、エミュレーション装置4の出力の信号線
の数を越える場合がある。その場合には、ウエーブフロ
ントをさらに複数に分割して時分割で進める。
【0055】次に、論理回路をマッピングする具体例を
説明する。
【0056】ここで、用いられるのは、10進カウンタ
「TEXAS INSTRUMENT製型番SN74A
LS168」である。
【0057】図12は、かかる10進カウンタの内部等
価回路を示している。この回路をプリミティブ変換する
ことにより図13(a)〜(d)に示すプリミティブネ
ットリストが生成される。
【0058】そして、この回路を図14に示すような4
つのプリミティブ131が1つのチップ132に収めら
れ、これらチップ132が3個単位でクロスバースイッ
チ133〜135により多段に接続され、入出力インタ
フェー130を介してホスト計算機から入力が伝えられ
る合計6個のチップで構成されるエミュレーション装置
にマッピングする場合を説明する。
【0059】まず、図13(a)に示すRCO信号を作
る回路がフェーズ1としてエミュレーション装置にマッ
ピングされる(図15)。この場合、入力の制約によ
り、これ以上ウエーブフロントを進めることができな
い。
【0060】次に、フェーズを切替えて図16に示すフ
ェーズ2とする。この場合、ウエーブフロントを図12
のQ、Sまで進めて、途中の信号T1 ,T2 を得、これ
らの信号は、フェーズフォワードFFを通じて次のフェ
ーズに回される。
【0061】図17に示すフェーズ3では、T1 、T2
をPで作ってN8'を出力し、同時にN6'が作られる。さ
らに、図18に示すフェーズ4、図19に示すフェーズ
5でN7'が作られ、最後に図20に示すフェーズ6、図
21に示すフェーズ7でN5'が作られる。
【0062】このようにして、各フェーズを切替えなが
ら、7つのフェーズでウエーブフロントが全ての出力と
シミュレーション対象の記憶素子(FF)をカバーする
ことができるようになる。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、ホスト計算機からいち
いち信号を入力して回路構成を変えるのでなく、エミュ
レーション装置に内蔵されたメモリのバンクにいっぺん
に各回路の構成を表すプログラム情報をいれておき、シ
ミュレーション時には、ホストの介入なしにバンクを切
り換えるだけで構成変更できるようにしたので、シミュ
レーション対象のエミュレータをに時分割で実行するこ
とができるようになり、同じ規模のプログラム素子で、
エミュレーション装置の持つ高い並列度を生かしなが
ら、大規模のシミュレーション対象を取り扱うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示す図。
【図2】一実施例のエミュレーションチップの概略構成
を示す図
【図3】一実施例のプリミティブの概略構成を示す図。
【図4】一実施例のクロスバースイッチの概略構成を示
す図。
【図5】一実施例のネットワークの概略構成を示す図。
【図6】一実施例の入出力インタフェースの概略構成を
示す図。
【図7】一実施例のフェーズを説明するための図。
【図8】一実施例のサイクルレジスタの概略構成を示す
図。
【図9】一実施例のメモリモジュールの概略構成を示す
図。
【図10】一実施例のソフトウェアの全体構成を示す
図。
【図11】一実施例のプリミティブ変換の概念を説明す
るための図。
【図12】論理回路のマッピングを説明する具体回路例
を示すの図。
【図13】図12の具体例のプリミティブネットリスト
示す図。
【図14】図12の具体例に用いられるエミュレーショ
ン装置を示す図。
【図15】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図16】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図17】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図18】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図19】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図20】図12の具体例のフェーズを示す図。
【図21】図12の具体例のフェーズを示す図。
【符号の説明】
1…ホスト計算機、2…入出力インタフェース、3…ホ
ストインタフェース、4…エミュレーション装置、5…
ネットワーク、6…複数のエミュレーションチップ、7
…メモリモジュール、8…エミュレーションコントロー
ラ、61…プリミティブ、62…クロスバースイッチ、
51…クロスバースイッチ、52…入出力インタフェー
ス、521…出力ベクトルレジスタ、522…サイクル
レジスタ、523…サイクルコントロールメモリ、52
21…サイクル0レジスタ、5222…サイクル1レジ
スタ、5223…マルチプレクサ、5224…入力コン
トロールメモリ、5225…フェーズフォワードFF、
5226…マルチプレクサ、611…関数メモリ、62
1…マルチプレクサ、622…出力切替えメモリ、71
…RAM。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホスト計算機と、入出力インタフェース
    と、プログラム可能なエミュレーションチップおよびこ
    のエミュレーションチップと前記入出力インタフェース
    を接続するプログラム可能なネットワークを有するエミ
    ュレーション装置とから構成され、 前記ホスト計算機はシミュレーション対象の複数に分割
    された回路に対応するプログラム情報の各々を前記エミ
    ュレーション装置に内蔵されたメモリに複数存在するバ
    ンクの各々に対して設定し、 前記エミュレーション装置は前記バンクの切り替えによ
    り前記エミュレーションチップの内部接続を変更すると
    ともに、前記ネットワークの接続を設定して所定回路に
    構成することにより、これら回路に前記シミュレーショ
    ン対象の分割した回路をマッピングし、そのエミュレー
    ション結果を前記入出力インタフェースに記憶するとと
    もに、該入出力インタフェースの記憶内容を前記シミュ
    レーション対象の分割した他の回路のマッピングにより
    再構成される当該エミュレーション装置の回路に与えら
    れることを特徴とするロジックシミュレーション装置。
JP24375592A 1992-09-11 1992-09-11 ロジックシミュレーション装置 Expired - Lifetime JP3212709B2 (ja)

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