SystemC

SystemC on C++-pohjainen laitteistokuvauskieli, joka mahdollistaa tietokonelaitteiston kuvaamisen perinteisen rekisterisiirtotason (, RTL) lisäksi korkeammilla abstraktiotasoilla: järjestelmätasolla () ja transaktiotasolla (). SystemC sisältää lisäksi simulaatiokernelin, jonka alaisuudessa sille kirjoitettu koodi suoritetaan. SystemC:tä käytetään pääasiassa järjestelmien simulointiin ja verifiointiin, mutta SystemC:llä kirjoitettu koodi voidaan myös syntetisoida tietyin rajoituksin.
Digitaalipiirien suunnittelu monimutkaistuu jatkuvasti transistorien integrointitiheyden kasvaessa Mooren lain tahdissa, josta on syntynyt tarve SystemC:n kaltaisille ilmaisuvoimaisemmille kielille. SystemC on luokkakirjasto joka lisää C++-kieleen laitteistokuvauksessa tarvittavia rakenteita sekä simulaatiokernelin, joka mahdollistaa tarkan rinnakkaisten prosessien ja ajastuksien mallinnuksen. Tämän ansiosta SystemC yhdistää korkean tason ohjelmointikielten suuren ilmaisuvoiman ja olio-ohjelmoinnin tuomat edut perinteisten laitteistokuvauskielten (mm. VHDL, Verilog) tarkkaan laitteiston mallinnukseen. Heikkoutena VHDL:ään ja Verilogiin verrattuna voidaan pitää sitä, että SystemC:llä kirjoitettu koodi ei pääsääntöisesti syntetisoidu yhtä tehokkaasti laitteistoksi.
Ominaisuudet.
Moduulit.
Moduulit ovat SystemC:n vastine järjestelmätason lohkoille jotka suorittavat jonkin tietyn tehtävän. Ohjelmointitekniseltä kannalta moduuli on luokka, joka perii luokalta sc_module tarvitsemansa ominaisuudet toimiakseen simulaatiokernelin alaisuudessa. Moduulit kommunikoivat ulkomaailman kanssa porttien kautta.
Portit.
Portit ovat moduulien rajapinta ulkomaailmaan silloin kun järjestelmää mallinnetaan RTL-tasolla. Portit voivat olla yksi- (sisään/ulos) tai kaksisuuntaisia, ja niihin voidaan kohdistaa kirjoitus- ja lukuoperaatioita portin tyypistä riippuen. Portti kytketään aina tarkalleen yhteen kanavaan.
Kanavat.
Kanavat välittävät moduulien välistä kommunikaatiota. Yksinkertaisin kanavatyyppi on signaali (sc_signal), joka on yksinkertainen muistiton linja joka vastaa piirilevyllä olevaa johdinta. Jono (sc_fifo) ja puskuri (sc_buffer) –tyyppisillä kanavilla on muistia, joten niihin voidaan kirjoittaa useampia arvoja peräkkäin.
Prosessit.
Prosessit toteuttavat moduulien toiminnallisuuden. Prosesseja on kolmea tyyppiä: metodiprosessit, säieprosessit ja kellotetut säieprosessit. Metodiprosessit ovat funktioita, jotka suoritetaan alusta loppuun silloin kun niiden herkkyyslistaan lisätyllä kanavalla tapahtuu muutos. Säieprosesseja suoritetaan kunnes ne päättyvät tai ne nukuttavat itsensä. Tavallisen säieprosessin herkkyyslistalla voi olla useampia kanavia, kellotettu säieprosessi taas on herkkä vain ja ainoastaan kellosignaalille. Jos järjestelmässä on aktiivisena useita prosesseja kerrallaan, niiden suoritus tapahtuu rinnakkain simulaatiokernelin alaisuudessa, ja niiden aiheuttamat muutokset kanavien tilaan arvioidaan vasta viimeisen prosessin suorituksen päättymisen jälkeen.
Tietotyypit.
SystemC sisältää myös joukon uusia laitteistoläheisiä perustietotyyppejä normaalien C/C++ -tietotyyppien lisäksi.
Kokonaislukutyypit
Logiikkatyypit:
Kiinteän pisteen tyypit
Esimerkki.
Esimerkki yksinkertaisesta asynkronisesta summaimesta:
SC_MODULE(Adder)
 sc_in&lt;sc_int&lt;WIDTH&gt; &gt; a, b; // sisään tulevat portit
 sc_out&lt;sc_int&lt;WIDTH&gt; &gt; sum; // ulos menevä portti
 // toiminnallisuuden toteuttava prosessi
 void do_add()
 sum.write(a.read() + b.read());
 SC_CTOR(Adder)
 SC_METHOD(do_add); // rekisteröi metodiprosessi simulaatiokernelille
 sensitive « a « b; // herkkyyslista prosessille
};
Sama esimerkki C++ -tyylisenä ja säieprosessia käyttäen:
class Adder : public sc_module
 sc_in&lt;sc_int&lt;WIDTH&gt; &gt; a, b; // sisään tulevat portit
 sc_out&lt;sc_int&lt;WIDTH&gt; &gt; sum; // ulos menevä portti
 // toiminnallisuuden toteuttava prosessi
 void do_add()
 while(true)
 sum.write(a.read() + b.read());
 wait();
 SC_HAS_PROCESS(Adder);
 Adder(const sc_module_name&amp; name): sc_module(name)
 SC_THREAD(do_add); // rekisteröi säieprosessi simulaatiokernelille
 sensitive « a « b; // herkkyyslista prosessille
};