を使ったシステム設計

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第8回
プリミティブ・チャネルを使った記述
長谷川裕恭，小川丈博
今回は，モジュール間を接続する通信手段を定義するプリミ
● インターフェース・メソッドを実装したものがチャネル
ティブ・チャネルのうち，sc_signal，sc_buffer，sc_
連載第5回（本誌2003年12月号，pp.126-135）の最後に紹
fifo の詳細な記述例を紹介する．sc_signal チャネルと
介したインターフェース接続の概念図を図1に示します．前
sc_buffer チャネルは，HDL のノンブロッキング代入と同
回紹介した純粋仮想関数と派生クラスを使って実現したの
じ機能を実現するしくみを搭載している．一方，sc_fifo
が，このインターフェースです．
チャネルは内部にFIFOバッファを搭載している． （編集部）
インターフェースは sc_interface を継承します．
sc_interface は特に何もしませんが，このクラスを継
前回（本誌2004年3月号，pp.107-114）と前々回（本誌2004
承しないと port 接続でエラーが発生します．自分で作成
年2月号，pp.132-138）は，SystemCを理解するために必要
したインターフェース・メソッドは，アロー演算子 -> で
となるC++の基本的な考えかた，およびその構文について
接続します．-> は，sc_port クラスで多重定義されてい
解説しました．今回は，まずインターフェースと
て，インターフェース・メソッドを参照できるようにくふ
チャネルの考えかたについて説明し，その後，プリミティ
うされています．sc_signal，sc_buffer は，ドット
ブ・チャネルである sc_signal ， sc_buffer ， sc_
（A_Signal.write(A)）接続できますが，これは特別な
fifo の具体的な記述例を紹介します．
しくみがあらかじめ組み込まれているためです．
チャネル（モジュール）
モジュール
ポート
プロセス
SC_MODULE( SMaster ) {
sc_port<my_if> Din;
....
};
void SMaster::MProcess() {
....
Din->write(Data);
}
インターフェース
class my_if :
virtual public sc_interface {
public:
virtual bool write
(sc_uint<32> Din) = 0;
};
IMC（interface method call）
図1
class MyChannel :
public my_if,sc_module {
public:
bool write( sc_uint<32> Din) {
....
sc_signal,sc_eventへの代入
}
}
ポートとインターフェース
インターフェース接続の概念図．I/Oは，ポートとインターフェースに分かれる．インターフェースは，C++ のクラス継承と純粋仮想関数を利用している．仮想
関数 write の実態は，チャネルの中で定義されている．この例では，SC_MODULE 内で write 関数が呼ばれると，チャネルの中身に直接アクセスしにいく．
Design Wave Magazine 2004 May 139
Design Wave Magazine (p.139
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インターフェース（テンプレート） my_if.h
ヘッダ・ファイル
#include <systemc.h>
クラス・テンプレート宣言
template <class T>
class my_if : virtual public sc_interface{
public:
virtual bool write(T Din) = 0;
};
SC_MODULE(SMaster)
{
sc_in_clk
clk;
sc_port<my_if<int> > my_port;
...
}
my_ifの型を指定
intをTに変更
チャネル（テンプレート）
my_channel.h
#include <systemc.h>
#include "my_if.h"
my_module.h
#include <systemc.h>
#include "my_channel.h"
システム
my_ifの型を指定
main.cpp
#include <systemc.h>
#include "my_module.h"
template <class T>
class my_channel : public my_if<T> {
public:
virtual bool write(T Din)
{
int sc_main(int argc, char* argv[])
{
my_channelの型を指定
sc_clock clk;
my_channel<int> my_ch;
...
intをTに変更
図2
図3
テンプレートのインターフェースへの応用
テンプレートの使用
int が指定されているので，T は int に置き換わる．sc_signal，sc_
in，sc_out はこのテンプレートを活用し，どのデータ型にも対応したイ
インターフェース接続にテンプレートを使用している．テンプレートは，使
用する変数のデータ型を限定せず，インターフェースを宣言するときに決め
ることができる．template <class T> とすると，宣言時に T が指定
した型に置き換わる．
ンターフェースを実現している．
図 2 にインターフェースとチャネルの記述を示します．
インターフェース・メソッドを実装したモジュールは
チャネルと呼ばれます．チャネルには，インターフェー
template <class T> とすると，宣言時に Tが指定した
ス・メソッドのほかに，sc_module で記述できるすべて
タイプに置き換わります．図3が my_channel を使用した
のものを記述できます．チャネルの中にプロセスを持った
例になります．ここでは int が指定されているので，T は
ものを階層チャネルと呼びます．階層チャネルでは，モ
int に置き換わります． sc_signal ， sc_in，sc_
ジュールとチャネルの区別はありません．階層チャネルは，
out は，このテンプレートを活用し，どのデータ型にも対
通常のモジュールにインターフェース・メソッドを付加し
応したインターフェースを実現しています．
たものと考えてください．sc_signal，sc_buffer を使
sc_signal，sc_buffer は，プリミティブ・チャネル
った接続と比較すると，チャネルとインターフェースには
と呼ばれています．プリミティブ・チャネルは，プロセス
次のようなメリットがあります．
を持たないチャネルで，主にモジュール間を接続する通信
¡ハンドシェーク接続が一つの関数のように扱える
手段のみを定義します．これに対して，内部にプロセスを
¡信号スケジューリングが行われないので，シミュレー
持つチャネルが階層チャネルです．
ション速度が速い
● あらかじめ組み込まれているプリミティブ・チャネル
¡インターフェース部分を置き換えることで簡単に詳細化
できる
プリミティブ・チャネルは，SystemCのライブラリにあ
インターフェース部分の詳細化は「アダプタ」と呼ばれて
らかじめ組み込まれており，ハードウェアの並行動作を実
います．こちらについては，次回に解説します．
現するための評価・更新のしくみを搭載しています．
SystemC v.2.0.1で実装されているプリミティブ・チャネル
● テンプレートをインターフェースに応用する
には， sc_signal ， sc_buffer のほかに sc_fifo ，
インターフェース接続にテンプレートを使用してみます．
sc_mutex，sc_semaphre があります．
テンプレートは，使用する変数のデータ型を限定せず，イ
sc_signal，sc_buffer チャネルは，HDLのノンブ
ンターフェースを宣言するときに決めることができます．
ロッキング代入と同じ機能を実現するしくみを搭載してい
140 Design Wave Magazine 2004 May
Design Wave Magazine (p.140
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