High Level Synthesis 솔루션 업계 선도업체인 멘토 그래픽스(www.mentor.com)는 Catapult® C Synthesis 툴의 영역을 더욱 확장시켜 제어 로직을 지원하고 저전력 설계를 할 수 있도록 함으로써 Full-Chip HLS(상위 수준 합성, High Level Synthesis)을 지원한다.

 이러한 혁신적인 기술을 통해 설계자들은 알고리즘 블록과 제어 로직 블록 모두에 대해 ANSI C++을 사용할 수 있게 되었다. 설계의 크기와 복잡성이 급격히 증가하면서 엔지니어들이 하드웨어 기능을 보다 높은 추상화 수준에서 설계해야 할 필요성이 대두되었다. 이에 따라 Catapult의 성능을 Full-Chip HLS로 확장하게 되었다.
  제어 로직의 합성과 알고리즘 합성은 전통적으로 각기 다른 언어, 형식(formalisms)을 사용해서 다른 추상화 수준에서 처리되어 왔다. Catapult C Synthesis 툴의 가장 최근의 발전된 점은 이러한 2가지 영역(제어로직 합성과 알고리즘 합성)을 단일화시켜 설계자들이 표준 ANSI C++를 활용하여 단일 모델안에서 일관된 방법으로 제어 로직을 알고리즘 동작과 함께 기술 및 합성할 수 있도록 지원한다.

  이러한 혁신의 핵심은 수반되는 전체 하드웨어 개발에 대한 전체적인 제어를 가능하게 하여 설계자들이 간편하게 비동기식 데이터 통신을 지정할 수 있도록 해주는 새로운 합성 가능 C++ 구성체이다. 이러한 중추적인 메커니즘을 통해 데이터 플로우에 의해 구동된 알고리즘 부분을 클록을 통해 동기화된 제어 중심적인 블록과 인터페이스 할 수 있다. 결과적으로 코딩 스타일이 하드웨어 설계자들에게 친숙해져 사용자들은 병렬처리를 위한 추상화 수준에서 통신, 우선순위, 작업 조정 등을 쉽게 표현할 수 있다. 새로운 접근법은 제어 중심적인 업무에서 반드시 필요한 정확도를 제공하는 모델링 스타일을 정형화하는 동시에 알고리즘 서브시스템에 유용한 추상화 기능을 보존한다.
  또한 C 합성 이후의 과정은 새로운 완전 자동 검증 플로우를 통해서 HLS 설계 플로우 상의 어려움을 보완한다. 이것은 초기부터 사용자들이 세부적인 RTL 수준의 블록 상호동작을 C 레벨에서 검증할 수 있도록 해주는 특허다. 검증과 합성 간의 플로우 통합으로 HLS를 사용한 전체적인 설계 시스템의 구현 가능성을 보여준다. 이에 반해 다른 HLS 툴에서는 HLS 디자인을 분리하여 개발함으로써 RTL 출력에 대해 지나칠 정도로 복잡한 검증을 필요로 한다.

  제어 로직 지원뿐만 아니라 Catapult C Synthesis는 효과적인 설계 기법 2가지를 자동화했다. 저전력 설계를 위한 혁신적인 기술들인 멀티-레벨 클록 게이트와 동적 전력 및 클록 관리 유닛들과의 인터페이스를 추가했다. Catapult C는 게이트화 할 수 있는 클록을 찾기 위해 로직의 deep cone들을 분석한다. 이전까지는 Back-end 저전력 전문가들의 수작업을 통해 일반적으로 이루어졌기 때문에 오류 가능성이 있었다. 이러한 새로운 독창적인 최적화 기능은 플립 플롭 레벨에서 동작하기 때문에 완벽에 가까운 클록 게이트 기능을 제공하며 목표 레지스터 주변의 게이트 로직들을 국지적으로 추정하여 전력 절감 효과를 극대화한다.

  Catapult C Synthesis 툴은 또한 한층 더 높은 전력 절감 효율을 지원하기 위해서 모든 시스템 블록의 상태에 대한 실시간 정보를 추출한다. 이 정보는 전력관리 유닛으로 전달되는데, 이것은 전체 시스템의 전력을 절감하기 위해서 동적 주파수와 voltage scaling heuristics에 영향을 미친다. 300개 이상의 고객들의 실제 설계를 측정한 결과, 예상한 데로 설계 및 테스트 벡터에 따라 동적 전력 절감 특성이 결정되었지만, 10%에서 90%까지 개선이 가능하고 평균적으로는 40%의 개선이 가능하다는 것이 확인 되었다.