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SystemCはC++言語に基づきハードウェアのモデリングを可能にするライブラリを追加したHDL言語です。SystemCの実行環境は、OSCI(Open SystemC Initiative)という組織のホームページから無償でダウンロードすることができます。ダウンロードしたデータには、ライブラリ、シミュレーション・カーネル、ヘッダ・ファイルなどが含まれています。SystemCで記述した設計データを、標準的なC++コンパイラを用いてコンパイルし、シミュレーションを実行します。SystemCを用いた設計環境は無償で構築できるために、導入しやすい環境だと言えます。

SystemCを用いることで、TLM (Transaction Level Modeling)によるシステム検証やソフトウェアとハードウェアの協調検証、ハードウェア化を意識した動作記述が可能になり、さらに、動作合成を使うことで自動的にRTL記述を生成させることができます。 これは、Verilog-HDL/VHDLは主にRTL設計で用い、論理合成ツールによってゲート回路を自動生成するのとは異なります。
　

SystemCは、g++/gccコンパイラを用いて設計データ・ファイルをコンパイルし、オブジェクトをリンクして実行オブジェクトを生成し、シミュレーションを実行します。以下に設計ファイルからのコンパイルとシミュレーション実行フローを示します。通常、SystemC設計ファイルは、モジュールやライブラリを含んだヘッダ・ファイルに.hの拡張子を付け、本体の記述には、.cc、.cppなどの拡張子を付けたファイル名にします。

SystemC実行フロー
　

Makefileに設計ファイルやコンパイル環境を定義し、makeコマンドを実行することで一連のコンパイル作業を自動的に実行します。 通常、Makefileは、 コンパイルを実行する作業ディレクトリに置き、コンパイル・オプションやコンパイルする設計ファイル名を指定します。以下にMakefileの定義例を示します。コンパイルするファイル名は、”SRSC=”の後に指定します。記述エラーがなく、全てのファイルのコンパイルが無事に終了すると実行オブジェクトが生成されます。以下のMakefileでは、実行オブジェクトrun.xが生成 されます。生成された実行オブジェクトrun.xを起動することでシミュレーションを実行します。

# Makefile 記述例
# ターゲット・アーキテクチャの指定(linux, sparcOS5など)
TARGET_ARCH = linux
# コンパイラとオプションの指定
CC = g++
OPT = -03
DEBUG = -g
OTHER = -Wall
EXTRA_CFLAGS = $(OPT) $(OTHER)
# EXTRA_CFLAGS = $(DEBUG) $(OTHER)

# 実行オブジェクト名の指定
MODULE = run

# コンパイルするターゲットファイルの指定
# 例 : SRCS = filter.cpp tb.cpp main.cpp
SRCS =
OBJS = $(SRCS:.cpp = .o)

#共通定義ファイルの取り込み
include ../Makefile.defs

通常、設計ファイルに依存しない共通的な環境は、Makefile.defsに指定します。Makefile.defsに、インストールしたSystemCパッケージの位置や、コンパイルに必要なライブラリなどを指定します。Makefile.defの定義例を以下に示します。

# Makefile.defs記述例
# SYSTEMC変数の設定(インストールしたツールの位置を指定)
# 例 : SYSTEMC = /usr/tools/systemc-2.1v1
SYSTEMC =
# ライブラリの指定
INCDIR = -I. -I.. -I$(SYSTEMC)/include
LIBDIR = -L. -L.. -L$(SYSTEMC)/lib-$(TARGET_ARCH)
LIBS = -lsystemc -lm $(EXTRA_LIBS)
EXE = $(MODULE).x

.SUFFIXES: .cc .cpp .o .x

# 実行方法の指定
$(EXE): $(OBJS) $(SYSTEMC)/lib-$(TARGET_ARCH)/libsystemc.a
$(CC) $(CFLAGS) $(INCDIR) $(LIBDIR) -o $@ $(OBJS) $(LIBS) 2>&1 | c++filt
.cpp.o:
$(CC) $(CFLAGS) $(INCDIR) -c $<
.cc.o:
$(CC) $(CFLAGS) $(INCDIR) -c $<

clean::
rm -f $(OBJS) *~ $(EXE) core
ultraclean: clean
rm -f Makefile.deps

注意 :

書籍「SystemCを使ったハードウェア設計」の内容および記述例はSystemC v2.0.1に基づいています。現在のSystemCのバージョンはSystemC v2.2なので、記述例に対して若干の修正が必要です。書籍に関しては、リセットを定義しているwatching（）がreset_signal_is()に変更になり、また、wait_until構文が使えなくなり ました。そのため、以下のような変更が必要です。第2版の増刷が決まれば、記述例を変更する予定です。

            v2.0.1                                   =>                  v2.1以降
watching(reset.delayed() == false);                 reset_signal_is(reset, false);
wait_until(signal.delayed() == true);                 do { wait(); }  while(!signal.read());

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