为什么说OS是硬件仿真器的枢纽？

十多年来，笔者总是习惯每隔三年就进行一次笔记本电脑升级，原因有很多。笔者经常带着笔记本电脑出国出差，在经过三年的高强度使用后，笔记本电脑因日常损耗 而愈发显得“力不从心”。新一代硬件除运行速度更快、能耗更低、重量也更轻。此外，新一代的显示器分辨率更高，而分辨率也是笔者对笔记本电脑功能的首要要 求。

支持升级的必要标准是：不论底层硬件如何，笔者平时搜集到的应用程序软件套件必须能正常运行。操作系统 (OS) 使之成为了可能。OS 具有嵌入式驱动程序，可保护应用程序软件免受硬件干扰，确保新旧软件应用程序与新旧硬件平台的兼容性良好。

硬件仿真器是一种特殊用途的专用计算引擎，可用于执行特殊设计的各种不同类型的任务，即数字电子系统的设计验证。配备专用的 OS 后，硬件仿真器无需考虑时序行为，便可对设计的功能进行验证。而且验证速度要比任何 HDL软件仿真器快 100,000 至 1,000,000 倍。

由于硬件仿真器应用在芯片封装测试之前，可提供您能够想到的任何测试环境，因此在部署上具有通用性。这些测试环境包括：原型目标系统、等效虚拟目标系统、各 种复杂程度的测试平台、嵌入式软件及上述任意组合。部分商用硬件仿真器可让软件开发人员在离线时进行软件调试。这与硬件工程师在离线时使用硬件仿真器生成 的波形来进行硬件调试的方法类似。硬件仿真器支持断言、监控和检查，能够追踪功能覆盖范围以及执行低功耗分析与功率预估。硬件仿真器是软件调试、安全检 查、硬/软件错误恢复以及 IP 与内存集成/验证的理想媒介，甚至还可实现性能特征和系统压力测试仿真任务。

相较于之前的硬件仿真器，如今的硬件仿真器在多个方面都有了改进。典型例子为：多个并发用户间要共享的功能，不论是硬件设计师与验证工程师之间，还是固件工 程师或软件开发人员之间。在集成远程访问功能后，只要存在 SoC 设计团队，就可以使用硬件仿真器的原始功能和通用性部署。显然，在投资回报率 (ROI) 分析中这一点很重要。参见图 1。

然而，硬件系统的固有特性会对硬件仿真器产生影响。安装和测试一个硬件仿真平台可能需要数天时间，而安装和测试一个软件应用程序通常只需几分钟，这简直是天 壤之别。重大升级与重新配置亦是如此耗时。对于大型公司而言，有时可能会选择将硬件仿真器迁至其他地点或其他洲。这会导致超长的停机时间，少则数周，多则 数月。

与基于软件的验证工具不同，硬件仿真器需要定期维护(如为预防性维护)，比如系统软件升级、小硬件更换和重新配置。纠正时可能会引起意外停机，比如硬件故障、A/C 异常和电源断电。

理想情况下，硬件仿真器的 OS 应考虑所有这些因素，以增强方便性、提高简便性以及增加投资回报。

从 底层硬件开始，OS 会保护任何版本的硬件仿真器(包括硬件仿真器的后续版本)免受应用程序软件的干扰。如协同建模、基于事务的验证、功能覆盖率和功耗分析等应用程序以及任何 其他将要开发的应用程序(不论是针对硬件验证、软件测试还是系统验证)都可在任何硬件仿真器的后续版本上运行。参见图 2。

除此之外，OS 可使企业建立一个整合了各代硬件仿真平台的仿真数据中心，以确保投资回报的最大化。

在 多用户环境中，OS 可自动高效地管理硬件仿真器资源，并将其与当前 IT 负载管理解决方案进行结合。多个并行任务根据用户的优先级和资源可用性进行排队，不会出现因独特硬件结构而引起的故障。任务自动中止(例如由协同建模资源 或 I/O 目标的临时不可用而导致的中止)和重新恢复确保了高效性。

硬件仿真器资源中的任务自动重定位旨在针对更大的能力需求对新任务进行调节，从而增加平台的利用率。仪表板会以图表形式报告各项任务的排队状态。

同样重要的是，软件升级、硬件重新配置和所有安排在预防性维护中的操作都经过了简化，缩短了硬件仿真器的停机时间。由于 OS 会自动、透明地管理所有操作，因此用户无需重新培训，工作流程和脚本也不需要重新写入。

此外，机器数据会得到收集，用以提供分析和图表形式的历史和地域使用统计。

这些功能和优势会最大化投资回报，使得先进 OS 的开发成为硬件仿真中的必备流程。

此类 OS 以 Veloce OS3 为例，这是一款全新的操作系统，支持 Mentor Graphics 公司的Veloce 仿真平台。

正如笔者每隔三年要升级一次笔记本电脑，笔记本电脑的 OS 好比是硬件仿真器的 OS，必须能支持所有版本的应用程序软件。