自計算機(jī)計算誕生以來，抽象化與自動化已成為設(shè)計團(tuán)隊提高生產(chǎn)力的有力工具,。我們細(xì)想一下世界上第一臺數(shù)字計算機(jī)ENIAC，這是1946年受美國軍方委托開發(fā)的項目,，被預(yù)示為“超級大腦”。它能通過編程執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算序列。然而，處理編程問題并將其映射至機(jī)器的這個過程十分復(fù)雜,，通常需要數(shù)周才能完成。在紙上完成編程后,，需要通過操控計算機(jī)的開關(guān)和線纜將程序輸入ENIAC中,，這又需要數(shù)天甚至數(shù)周時間,。然后輔以機(jī)器的“單步執(zhí)行”功能進(jìn)行驗證和調(diào)試,。

編程抽象化

像1972年Dennis Richie在貝爾實驗室開發(fā)的C編程語言之類的創(chuàng)新，使實現(xiàn)一種獨(dú)立于機(jī)器但仍允許程序員對各個信息位行為進(jìn)行控制的高級編程技術(shù)成為可能,。由于C語言具有強(qiáng)大的功能和高度的靈活性,，最初采用匯編代碼編寫的UNIX操作系統(tǒng)幾乎可以直接用C語言進(jìn)行重寫。鑒于與UNIX密切相關(guān),，加上C自動編譯器的推出,，C語言迅速得到推廣，1983年美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI) 對其進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,。

Bjarne Stroustrup 在1978年研究博士論文時就開始研究“C with Classes”,，顧名思義就是一種C語言的父集。他的目標(biāo)是在C語言中加入面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,，同時在不犧牲性能或低級可控性的前提下保持可移植性,。1983年，這種語言更名為C++,，并新增了一些功能以及更多編譯器支持,。

硬件抽象化

差不多在相同的時期內(nèi)，抽象化也正被引入硬件設(shè)計方法中,。1981年,，美國國防部正在開發(fā)VHSIC硬件描述語言(VHDL)，用以“解決硬件設(shè)計生命周期危機(jī)”,。所提出的要求是：這種語言要具有廣泛的描述功能,，在任何仿真器上得出的結(jié)果應(yīng)該是相同的，而且要獨(dú)立于技術(shù)和設(shè)計方法,。

與此同時,，Gateway Design Automation公司開發(fā)了一種名為Verilog-XL的邏輯仿真器，后來被Cadence Design Systems公司收購。該語言隨后向公眾推廣,，使其他從事電子設(shè)計自動化(EDA)公司都能夠用它構(gòu)建自動化功能,。隨著VHDL和Verilog標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計自動化接踵而至,。

抽象化推動設(shè)計自動化發(fā)展

基于標(biāo)準(zhǔn)的自動化

為了滿足市場要求,，設(shè)計團(tuán)隊正在借助軟/硬件設(shè)計方法，并利用具有不同抽象化層次的異構(gòu)并行架構(gòu)來開發(fā)“更智能”系統(tǒng),。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與開源社區(qū)的推廣使抽象化自動化成為可能,。就硬件加速而言，IP標(biāo)準(zhǔn)正在孕育著真正的即插即用型IP,，并促進(jìn)IP集成自動化發(fā)展,，從而有助于提高設(shè)計人員的設(shè)計生產(chǎn)力。

對于針對賽靈思All Programmable FPGA和SOC設(shè)計的開發(fā)團(tuán)隊而言,，這些抽象化成為了提高設(shè)計團(tuán)隊設(shè)計生產(chǎn)力的有力工具,。Vivado™設(shè)計套件配合使用廣泛的第三方操作系統(tǒng)、工具和IP核,，可加速All Programmable器件的集成與實現(xiàn),。

Vivado設(shè)計套件：IP集成器

最新發(fā)布的Vivado設(shè)計套件提供一種新型IP集成器(IPI)，用于實現(xiàn)IP智能集成,。IPI提供圖形化,、腳本編寫(Tcl)、生成即保證正確(correct-by-construction),、及以IP和系統(tǒng)為中心的設(shè)計開發(fā)流程,。IPI 建立在Vivado集成設(shè)計環(huán)境的基礎(chǔ)之上，同時具備器件感知與平臺感知功能,。這種互動環(huán)境支持關(guān)鍵IP接口的智能自動連接,、IP子系統(tǒng)一鍵式生成、實時DRC以及接口變更傳播功能,，而且具備強(qiáng)大的調(diào)試功能,。

IPI使設(shè)計可以通過“生成即保證正確”的方式完成。設(shè)計人員能夠進(jìn)行接口級抽象化(interface level of abstraction),，并可利用廣泛的IP系列,。這些IP通過AMBA® AXI4接口提供，存儲在一個開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IP-XACT庫中,。

設(shè)計團(tuán)隊現(xiàn)在可以使用IPI快速組裝復(fù)雜的系統(tǒng),。將該工具與其他Vivado功能配合使用，能夠確保設(shè)計和IP得到正確配置,，因此利用VHDL或Verilog語言提高以上抽象化,，從而改善生產(chǎn)力,。此外，IPI的內(nèi)置自動化器件驅(qū)動程序以及地址映射生成功能可以消除軟件開發(fā)流程中的手動操作步驟,。

ALL PROGRAMMABLE 抽象化與自動化

Vivado設(shè)計套件：高層次綜合

傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件抽象化現(xiàn)在也被用于硬件開發(fā),。很多開發(fā)團(tuán)隊將C和C的派生語言作為硬件開發(fā)的建模語言。主要原因有兩點(diǎn)：這種方法的驗證優(yōu)勢是RTL仿真的100倍,；或者,，開發(fā)團(tuán)隊需要對運(yùn)行在處理器上的算法進(jìn)行加速。Vivado高層次綜合能使賽靈思All Programmable器件充分滿足C,、C++和System C規(guī)范要求,，從而加速IP的創(chuàng)建。Vivado HLS無需手動創(chuàng)建RTL,，同時還能提供快速的設(shè)計空間探索,。由于能夠提高生產(chǎn)力和設(shè)計重用性，這種工具正在得到廣泛應(yīng)用,。

賽靈思通過推出最新的Vivado,，為具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的OpenCV庫增添了有效支持。OpenCV可幫助優(yōu)化運(yùn)行在處理器（例如Zynq™-7000 All Programmable SoC上的處理）上的智能視頻算法移植到基于硬件的加速器上（該加速器可通過IPI快速集成到異構(gòu)系統(tǒng)中）,。憑借Vivado IPI與HLS系統(tǒng),，設(shè)計架構(gòu)師就可以更加快速地實現(xiàn)復(fù)雜的異構(gòu)系統(tǒng),。

VIVADO設(shè)計套件自動化

自動化而非指令性的設(shè)計流程

根據(jù)解決問題的要求不同,，開發(fā)團(tuán)隊也會采用基于模型的抽象化?；谀Ｐ偷牧鞒炭商峁┮幌盗忻嫦蛑悄芤曈X,、智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及其它應(yīng)用的豐富模型庫。設(shè)計團(tuán)隊可以開發(fā)并改善算法,，在更高的抽象化級別上充分滿足系統(tǒng)要求,，且無需擔(dān)心具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。然后,，基于模型的流程會自動從算法模型中生成用于處理器的C代碼以及RTL代碼,。賽靈思與MathWorks^®和National Instruments^®展開緊密合作，以確保為Zynq-7000 AP SoC設(shè)計的實現(xiàn)提供高度自動化和無縫的流程,。

要想充分發(fā)揮All Programmable設(shè)計的優(yōu)勢,，主要取決于自動化水平和高層次的抽象化。今天,，賽靈思率先推出各種設(shè)計方法,，能充分應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。賽靈思與其生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)盟成員共同開發(fā)并推出直觀的智能標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計流程,，可支持開發(fā)工作實現(xiàn)自動化（而非指令化）,，從而在確保性能,、功耗或成本優(yōu)勢的前提下靈活地滿足開發(fā)團(tuán)隊的需求。

未來的自動化：助力軟件和系統(tǒng)設(shè)計師