Modelización de sistemas digitales

El modelo

Es una abstracción de la información relevante de un sistema, frente a aquella no tan importante, para una determinada especificación del sistema

Necesidad del modelo:

• Ayuda a la especificación y comprensión de los requerimientos (formales a poder ser, pues evitan ambigüedad) de un sistema
• Acotan la comunicación del sistema entre ingeniero y usuario
• Facilitan la simulación y comprobación, por simulación, del sistema
• Permiten la verificación formal del sistema
• Automatizan la síntesis del sistema

Dominios de la modelización

Tradicionalmente se realiza una división de la modelización en capas de cebolla

Existen tres ramas fundamentales de descripción, cada una de las cuales pueden desarrollarse en capas:

• A nivel estructural la descripción puede ir desde la descripción de unidad de proceso/unidades de memoria hasta el nivel transistor
• A nivel funcional, la descripción de alto nivel corresponde a una descripción comportamental del modelo, cuyo modelo más elemental puede estar escrito por un conjunto de ecuaciones diferenciales
• La descripción a nivel geométrico (normalment de muy bajo nivel para un desarrollador de sistema) puede partir del posicionamiento de componentes en el circuito (floorplan) hasta llegar a la descripción poligonal

Estilos de modelado y refinamiento

En el desarrollo de un diseño pueden seguirse distintos estilos de modelado.
Usualmente se trabajará con la siguiente clasificación en el modelado:

• Funcional/comportamental

  Representa una especificación simulable del sistema
  Pueden existir distintos modelos comparables
  A nivel algorítmico el ‘tiempo’ está implícito en la misma secuenciación de las instrucciones
  Suelen emplearse procesos secuenciales frente a concurrentes
  Se trabaja con tipos abstractos de datos (registros, enumerados, punteros, enteros, etc)

• Arquitectural/estructural

  El modelo funcional se divide en componentes con identidad propia
  Debe proporcionarse la interconectividad entre módulos
  Los procesos sincronizan las distintas tareas y la comunicación entre procesos se establece a través de las señales
  Los datos suelen modelarse con tipos básicos o vectores (bit, std_logic, etc)

• Detallado o lógico

  Representa una descripción a nivel RTL o lógico (a nivel de puertas)
  Deben especificarse retardos precisos para la simulación
  A nivel RTL se realiza una partición en procesos/componentes, con información detallada del sincronismo global
  A nivel lógico/puertas se obtiene una descripción detallada del hardware para el diseño físico: puertas, bloques y conexionado, con retardos entre elementos bien detallados
  Datos representados de forma simple mediante enumerados o enteros de fácil codificación