Architecture description languages synthesis

Desde sua popularização, processadores dobraram de capacidade e desempenho à cada dois anos. No entanto, paralelamente, essa tendência foi apenas sustentada pelo crescimento da sofisticação das implementações utilizadas. Atualmente, apesar de eficientes, processadores são complexos e difíceis de projetar. Para gerenciar esse problema, foram criadas linguagens chamadas ADLs que simplificam a especificação e simulação em níveis mais abstratos, enquanto HDLs ainda são utilizadas para a descrição RTL. Esse trabalho unifica o fluxo de especificação e simulação de processadores com o fluxo de implementação RTL a partir da mesma linguagem ADL. Para isso, escolhemos uma linguagem de descrição de arquitetura chamada ArchC. Sintetizamos com sucesso parte de processadores descritos em ArchC, como o PIC16F84, o I8051, o MIPS-I, o R3000 e uma JVM. Subconjuntos dos processadores foram prototipados em FPGA, com frequências de operação entre 80MHZ à 120MHZ projetados duas a três vezes mais rapidamente do que os desenvolvidos com HDLs. Mostramos que ArchC é sintetizável, completando o fluxo de projeto da linguagem até o nível RTL. Criamos as ferramentas necessárias e fornecemos modelos RTL dos processadores citadosThe design and implementation of processors is a complex task. Architecture Description Languages (ADLs) were created to extend existing HDLs to manage the inherit complexity of modern processors. Along with HDLs, they ease the development and prototyping of new architectures by providing a set of tools and algorithms to optimize and automate some of the tedious parts. However, while much has been done on using ADLs for simulating high level specifications, the academia knows very little about how to reuse them to implement real life processors. This work addresses the issues of synthesizing processors from an ADL model. To accomplish that, we chose an ADL called ArchC and we successfully synthesized pieces of its most stable models, like the PIC16F84, the i8051, the MIPS-I, the R3000 and a JVM. The processors were prototyped in FPGAs, with frequencies of operation as fast as 80MHZ to 120MHZ developed two to tree times faster compared to current approaches. We show that ArchC is in fact synthesizable, completing the design flow down to the RTL level. We provide all the necessary tools that were created to synthesize the models as well as the RTL models themselve