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JP3000941B2 - 分散論理シミュレータ - Google Patents

分散論理シミュレータ

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JP3000941B2
JP3000941B2 JP23962496A JP23962496A JP3000941B2 JP 3000941 B2 JP3000941 B2 JP 3000941B2 JP 23962496 A JP23962496 A JP 23962496A JP 23962496 A JP23962496 A JP 23962496A JP 3000941 B2 JP3000941 B2 JP 3000941B2
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訓治 橋本
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NEC Corp
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NEC Corp
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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は分散論理シミュレー
タに関し、特に論理シミュレーションを行う複数のシミ
ュレーションプロセッサに対して、シミュレーション対
象モデルの論理記述を前記シミュレーションプロセッサ
に夫々割付けて分散処理するようにした分散論理シミュ
レータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の論理回路の分散シミュレーション
方式としては、特開平3−252870号公報に示され
た方式があり、図10(A)にその例を示す。この例に
関して簡単にいえば、ホストコンピュータ100に複数
のシミュレーション端末101〜10nを接続した方式
である。
【0003】この方式では、図10(B)のフローに示
す通り、各端末101〜10nはホストコンピュータ1
00からの指令に基づいてシミュレーションを行い、シ
ミュレーション結果をホストコンピュータ101に返す
仕組みとなっている。全ての端末のシミュレーション結
果は一旦ホストコンピュータに集められて、ホストコン
ピュータから新たなデータを作成して端末に送り、次の
シミュレーションを指示する。
【0004】この方式では、シミュレーションの基準ク
ロックと入出力ピン情報はホストコンピュータ100が
管理しており、各端末101〜10nはホストコンピュ
ータ100から与えられたデータをシミュレーションし
て結果をホストに返すだけの機能しか備えていない。ま
た、シミュレーションモデルの作成及び管理は各端末が
行うため、端末間のシミュレーション負荷の均一化がさ
れていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】第一の問題点は、ホス
トコンピュータと各端末との接続がスター方式になるた
め、端末数が増加するとホストコンピュータの通信トラ
フィックが膨大になる点である。このため、通信レイテ
ンシ(latency) の大きなネットワークでは、各端末はホ
ストコンピュータの応答を待っている時間が増加し、分
散処理の効率が悪化する。
【0006】第二の問題点は、ホストコンピュータはシ
ミュレーション規模の増加に比例した処理能力が必要と
なり、各端末の処理が終了してからホストコンピュータ
の処理が終了するまでの間は、各端末が次の処理に取掛
かることが出来ない点である。これは、分散処理の並列
度を低下させる要因であり、並列度が低下すると端末の
台数効果は低くなり、シミュレーション速度の低下につ
ながる。
【0007】第三の問題点は、各端末でモデル作成が閉
じているため、各端末のシミュレーション負荷が不均等
になる点である。ある端末の負荷が他の端末に比べて高
い場合、シミュレーションはその端末の処理が律速とな
り、負荷の軽い端末に処理を委ねることができない。
【0008】以上の問題点により、数百万〜数千万ゲー
トクラスの大規模な論理記述をシミュレーションするた
めには、シミュレーションを統括するホストコンピュー
タ方式には実用上の限界がある。
【0009】本発明はこの様な従来技術の問題点に鑑み
なされたものであって、その目的とするところは、上述
の端末としての各シミュレーションプロセッサに対して
シミュレーション対象モデルのシミュレーションを完全
に分散して並行処理をなすようにした分散論理シミュレ
ーションを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、互い
にネットワークで接続され論理シミュレーションを行う
複数のシミュレーションプロセッサに対して、シミュレ
ーション対象モデルの論理記述を前記シミュレーション
プロセッサに夫々割付けて分散処理するようにした分散
論理シミュレータであって、前記シミュレーションプロ
セッサの各々に対して前記シミュレーション対象モデル
の論理記述を夫々分散して割当てるモデル分散手段と、
このモデル分散結果に基いて前記シミュレーションプロ
セッサの各々に対してシミュレーションの実行手続きを
夫々分散し割当てる実行手続分散手段とを含み、前記モ
デル分散手段は、前記シミュレーション対象モデルの論
理記述を基にこのモデルを構成するユニット毎の論理規
模、シミュレーションに必要なメモリ量を算出する手段
と、前記論理記述を基に前記ユニット毎のユニット相互
間依存率を算出する手段と、前記シミュレーションプロ
セッサの各々の性能を示す性能パラメータ、前記論理規
模、メモリ量及びユニット相互間依存率を基に、予め定
められたコスト算出式に従って前記ユニットの各コスト
を算出する手段と、前記ユニット毎に算出コストが最小
となるシミュレーションプロセッサを求めてこのシミュ
レーションプロセッサに対して対応ユニットの論理記述
を割当てる手段とを有し、前記シミュレーションプロセ
ッサの各々が割当てられた分散モデルと分散実行手続
きとに従って並行してシミュレーションを実行するよう
に構成され、前記シミュレーションプロセッサの各々に
自己のシミュレーションの分散実行結果を分散格納する
手段を設け、これ等各シミュレーションプロセッサの分
散実行結果のうち必要な結果を収集して編集可能とした
ことを特徴とする分散論理シミュレータが得られる。
【0011】
【0012】
【0013】また、前記性能パラメータとして、前記ネ
ットワークの通信容量及び通信速度を含むことを特徴と
する。
【0014】本発明の作用を述べる。本発明では、シミ
ュレーションを分散するために、主に、シミュレーショ
ンモデルの分散,シミュレーション手続の分散を行って
いる。先ず、シミュレーションモデルの分散処理におい
て、分散パラメータ情報ファイルを参照し、分散処理の
効率が最高になるモデルの分割を行う。この分散パラメ
ータ情報ファイルには、分散処理の効率の鍵となる情
報、例えば各プロセッサの処理能力やネットワークの通
信容量及び通信速度等が記述されている。
【0015】また、分散したモデル情報を翻訳してモデ
ルに特化したシミュレータを生成することにより、汎用
のシミュレータでは必須となるモデル情報の読込みと解
釈を不要とし、より高速なシミュレーションを実行でき
る。しかも、分散したモデル情報を個々のプロセッサが
並列に翻訳するため、翻訳処理の実行時間は極めて短
い。
【0016】次に、シミュレーション手続の分散におい
て、上記のモデル分散処理にて分散モデルの情報が作成
されているので、それに基づいて、ユーザの記述したシ
ミュレーション手続を個々の分散モデルが必要とする一
対一の制御情報に変換する。個々のシミュレータは自分
の制御情報を受取り、シミュレーションを実行する。こ
のため、ホストコンピュータ方式による集中管理は必要
とせず、個々のプロセッサが自立して分散シミュレーシ
ョンを実行する。
【0017】尚、以上のモデル分散及び手続分散に加え
て、更にシミュレーション記録の分散をも行う。このシ
ミュレーション記録の分散において、個々のシミュレー
タはシミュレーションの実行結果を個別に記録する。ユ
ーザは必要な結果のみを選択し、情報を編集して取出す
指示を結果編集プロセスに与え、結果編集プロセスが必
要な実行結果を保持しているプロセッサと通信を行い、
結果を受取って、ユーザの望むフォーマットに編集して
表示する。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0019】図1は本発明の一実施例のシステムブロッ
ク図である。図1において、プロセッサ10及びプロセ
ッサ11〜1nはネットワーク51で接続されており、
相互に通信を行うことが可能である。各プロセッサは、
通信処理プロセス31によりネットワーク51を経由し
て他のプロセッサと交信を行う。
【0020】プロセッサ10では、モデル分散プロセス
32と制御情報プロセス33が稼働しており、プロセッ
サ11〜1nは分散モデルの各シミュレーションを行う
シミュレーションプロセッサであり、これ等各プロセッ
サではシミュレータ生成プロセス35が稼働している。
また、シミュレータ生成プロセス35によって生成され
たシミュレータ40がプロセッサ11〜1nで実行され
る。
【0021】また、シミュレーション結果を端末52か
ら参照するために、結果編集プロセス34がプロセッサ
10で稼働している。
【0022】ユーザは、シミュレーション対象の論理記
述ファイル21とシミュレーションの実行手続ファイル
22を作成し、プロセッサ10で処理を行う。
【0023】論理記述ファイル21はモデル分散プロセ
ス32によってモデル分散処理とプロセッサ負荷分散処
理が実行され、プロセッサ11〜1nに分散モデル記述
ファイル23として転送される。この際、モデル分散プ
ロセス32は分散パラメータ記述ファイル27を読込
み、分散処理効率を考慮した処理を行う。また、モデル
分散プロセス32はモデルの分散情報を分散モデル情報
ファイル26に記述し、制御情報プロセス33に引渡
す。
【0024】分散モデル記述ファイル23はプロセッサ
11〜1n上でシミュレータ生成プロセス35によって
処理され、分散シミュレータ40が作成される。
【0025】一方、シミュレーション手続ファイル22
は制御情報生成プロセス33によってプロセッサ11〜
1n上の分散シミュレータ40に与える分散制御情報フ
ァイル24に変換される。この際、分散モデル情報ファ
イル26にある分散モデルの割付け情報等が参照され
る。
【0026】分散シミュレータ40は分散制御情報ファ
イル24に記述された手続に従い、シミュレーションを
実行する。シミュレーションの実行結果は結果ファイル
25に書込まれる。
【0027】ユーザは終了したシミュレーションの結果
を端末52で参照する。ユーザが端末52から結果編集
プロセス34に対して指示を行い、結果編集プロセス3
4は指示に基づいてプロセッサ11〜1n上の結果ファ
イル25から必要な情報を取出し、編集して端末52に
表示する。
【0028】尚、この図1では便宜上、結果編集プロセ
ス34がプロセッサ10で実行されているが、必ずしも
プロセッサ10で実行する必要はなく、端末52を直接
ネットワーク51に接続して、結果編集プロセス34を
端末52の上で実行する形態も取ることが可能である。
【0029】次に、本発明の実施例の動作の一例につい
て説明する。図2(A)はシミュレーションモデルの一
例である。処理装置(CPU) 61,処理装置(CPU) 62及
び記憶装置(MEM) 63をシステムバス(BUS) 64で接続
したマルチCPU構成のモデルである。
【0030】図2(B)はシミュレーションの実行手続
の一例である。MEM63へのロード命令71及び72
と、CPU61の実行命令73,CPU62の実行命令
74,シミュレーションの停止命令75が記述してあ
る。図3は図1と同等の等価ブロック図であり、各シミ
ュレータ40−1〜40−3を動かすプロセッサ11〜
13が3台の場合を示している。
【0031】先ず、シミュレーションモデルをモデル分
散プロセス32が処理し、各プロセッサに分割する。こ
こでは便宜上、CPU61をプロセッサ11,CPU6
2をプロセッサ12,MEM63をプロセッサ13に分
割したとする。システムバス(BUS) 64は各ブロックを
接続するラインのため、プロセッサに割当てる必要はな
い。モデルとシミュレータの観点から見ると、ネットワ
ーク51がシステムバスの役割を果たす。このモデルの
割当ては分散モデル情報ファイル26に記録されて、制
御情報生成プロセス33に引渡される。
【0032】次に、図2(B)シミュレーションの実行
手続を制御情報生成プロセス33が処理する。MEM6
3に対する命令71と72はプロセッサ13へ、CPU
61に対する命令73はプロセッサ11へ、CPU62
に対する命令74はプロセッサ12への各々の制御情報
ファイル24に格納される。命令75はシミュレーショ
ンの停止を意味しており、全ての制御情報ファイル24
に格納される。
【0033】各々の制御情報ファイル24がプロセッサ
11〜13に送られ、シミュレーションが起動される。
プロセッサ13上のシミュレータ40−3(MEM) が命令
71と72を実行する。命令71によりMEMにロード
された処理(TH1) の実行、即ち命令73を実行するの
が、プロセッサ11上のシミュレータ40−1(CPU61)
である。プロセッサ11のシミュレータ40−1(CPU6
1) は、ネットワーク51を介してプロセッサ13のシ
ミュレータ40−3(MEM) から処理(TH1) を読出して実
行する。
【0034】同様の手順で、プロセッサ12上のシミュ
レータ40−2(CPU62) が処理(TH2) の実行、即ち命令
74を実行する。各プロセッサが命令75、即ちシミュ
レーションの停止を実行した時点で、シミュレーション
が終了する。シミュレーションの結果は、各々のプロセ
ッサの結果ファイル25に書込まれる。
【0035】シミュレーションが終了すると、ユーザは
端末52から結果編集プロセス34を呼出し、シミュレ
ーション結果の表示を指示する。結果編集プロセス34
は、各々の結果ファイル25から必要な情報を取り出
し、端末52に表示する。ユーザがそれを見て、CPU
61の詳細なシミュレーション結果の表示を指示する
と、結果編集プロセス34はプロセッサ11上の結果フ
ァイル25からの詳細な情報を取出し、ユーザの指示す
るフォーマットで詳細な表示を行う。
【0036】以上の例は、図2に示す如く、構成が簡単
なシミュレーション対象モデルの場合についてである
が、このモデルが図4の様に複雑なコンピュータシステ
ムの場合について、モデル分割,分散のアルゴリズムに
ついて詳述する。尚、シミュレーション対象の論理回路
モデルの目的,構成等によって、分割アルゴリズム及び
後述するコスト計算のための関数式は適宜変更されるこ
とがあるが、ここでは典型的な例を示すものとする。
【0037】図4はベクトル処理用コンピュータの一例
であり、スカラプロセッサ(SPU)81,ベクトルプ
ロセッサ(VPU)82とがベクトル計算を行い、レジ
スタファイル(RF)84とデータの授受を行う。ま
た、命令実行部(IEU)83は命令キャッシュ(I
C)85から命令を取出して実行を行う。
【0038】データキャッシュ(DC)86はデータを
一時的に蓄えるものであり、これ等キャッシュ85,8
6はメモリ制御部(MMU)87を介してメインメモリ
(MEM)89に接続されている。また、図示せぬI/
O系は入出力制御部(IOP)88を介して接続されて
いるものとする。
【0039】図4に示した論理回路モデルを図5に示し
た構成のシミュレータにて実行する。尚、図5は図1の
シミュレーションプロセッサ(PROC)11〜1n
と、これ等プロセッサ間を接続する通信ネットワーク5
1とに相当するものであり、本例では、シミュレーショ
ンプロセッサとして11〜17の7台があり、通信ネッ
トワークとしてクロスバーNET−A,Bと光ファイバ
NET−Cと、イサーネットNET−Dとがあるものと
する。
【0040】プロセッサ11〜14はネットワークNE
T−Aと、ネットワークNET−Dに、プロセッサ1
5,16はネットワークNET−Bと、ネットワークN
ET−Dに,プロセッサ17はネットワークNET−D
に接続されている。また、ネットワークNET−A,B
はネットワークNET−Cにより相互接続されている。
【0041】プロセッサ17は他のプロセッサ11〜1
6に比し大容量のディスク90を有しており、よってこ
のプロセッサ17のディスク90のみを図示している。
【0042】図6は図1に示したモデル分散処理32の
動作の流れを示すフローチャートであり、図4のモデル
を図5の構成のシミュレータにより実行する場合のモデ
ル分散の処理を以下に説明する。
【0043】まず、モデル分散処理32は図4に示した
モデルの論理記述21(図1参照)を入力し(ステップ
S1)、モデルの各ユニット毎のデータと、ユニット間
の依存度を算出して図7に示す如きデータテーブルを得
る(ステップS2,S3)。
【0044】図7において、論理規模は各ユニットを構
成する論理回路のゲート規模(ゲート数,その単位K;
1,000)であり、所要メモリはシミュレーションに
必要なメモリ量を示す。接続比(ユニット内:ユニット
外)はユニット内部論理の外部入力依存度と分割に伴う
コストを示す。
【0045】ユニット間接続速度率とユニット間接続依
存率とが、各ユニット毎に他ユニット対応に、斜線の上
部と下部とに夫々示されている。
【0046】ユニット間接続速度率はユニット相互間の
転送速度比を示しており、例えば、DCに対するRFの
比は「0.5」となっている。
【0047】ユニット間接続依存率は各ユニットへの接
続依存度を示すものであり、例えば、RFはSPUに対
して35%,VPUに対して35%,IEUに対して5
%,DCに対して25%(合計100%),その他のユ
ニットに対しては0%であることを示している。
【0048】次に、モデル分散処理32は、分散パラメ
ータファイル27(図1参照)から、図5の各シミュレ
ーションプロセッサ11〜17及び通信ネットワークN
ET−A〜Dの各性能を示すパラメータを入力する(ス
テップS4)。
【0049】このパラメータとしては、図8(A),
(B)に示すテーブルに各値が記述されている。各シミ
ュレーションプロセッサ11〜17のパラメータについ
ては、図8(A)に示す如く、CPUの名称(P5,P
6等)と、そのCPUの動作速度を示すクロックと、プ
ロセッサの実装メモリ容量と、プロセッサのディスク容
量とが夫々記述されている。
【0050】また、各通信ネットワークについては、図
8(B)に示す如く、その転送容量と、接続ユニット間
の転送遅延量と、ネットワークの方式と、ネットワーク
の接続ユニット名とが夫々記述されている。
【0051】次に、分散処理32は、図7,8に示した
各データを基に、ユニット毎にシミュレーションコスト
を夫々算出する(ステップS5)。この算出するための
式である関数は、例えば、図9(A)に示す様に予め定
義されているものとする。
【0052】この関数は、図7,8にて得られたデータ
を基に、シミュレーションのユニット計算コスト,ユニ
ット分割コスト,ユニット通信コストを夫々算出するた
めのものである。
【0053】ユニット計算コストはユニット規模fcuに
比例し、プロセッサ能力fcpに反比例する。ユニット分
割コストはユニット内接続分割コストfduに比例し、ネ
ットワーク能力fdpに反比例する。ユニット間通信コス
トはユニット間接続コストfxuに比例し、ネットワーク
能力fxvに反比例する。
【0054】こうして得られた計算結果の一例を、VP
Uについて図9(B)に示している。この結果により、
プロセッサ11と12とにVPUを割当てた場合が最も
コストが低くなることが判る。尚、通信コストは他ユニ
ットの割当て方により変動するが、図9(B)の値は最
小値、即ち最も通信コストが低い割当てを行った場合を
示している。
【0055】その他のユニットの割当てについても同様
にコスト計算を行い、コストが最も小となる様に割当て
を決定する(ステップS6)。
【0056】図1の制御情報生成処理33では、こうし
て分散されたモデル情報26に基づいて、シミュレーシ
ョン手続22を、分散ユニット対応のシミュレーション
プロセッサ(シミュレータ)に夫々割当て分散すること
になる。この場合の分散処理方法は、図2(A),
(B)で説明した場合と同様な方法を用いるものであ
る。
【0057】
【発明の効果】第一の効果は、大規模な論理シミュレー
ションを完全に分散処理化し、効率的に実行することで
ある。モデルを分散する際に分散パラメータ情報ファイ
ルを参照し、各プロセッサの処理能力やネットワークの
通信容量及び通信速度等を考慮したモデルの分散処理を
行うことで、各プロセッサ間の負荷を均等化し、ネット
ワークの通信処理効率を考慮した分散処理を行うことが
できる。また、分散したモデル情報の翻訳そのものを分
散して実行する。
【0058】また、シミュレーションの制御情報を予め
各シミュレータに合わせたものに変換することで、シミ
ュレーションの制御を分散し、個々のシミュレータが自
立したシミュレーションを行う。また、シミュレーショ
ン結果を各プロセッサが保持するので、ネットワークに
無駄な通信が発生せず、ユーザの必要なデータのみを取
出すことができる。
【0059】第二の効果は、シミュレーションの高速化
である。モデルの翻訳処理を分散処理するため、翻訳処
理の実行時間は極めて短い。また、分散したモデル情報
を翻訳してモデルに特化したシミュレータを生成するこ
とにより、汎用のシミュレータでは必須となるモデル情
報の読込みと解釈を不要とし、より高速なシミュレーシ
ョンを実行できる。
【0060】また、ホストコンピュータの様な全体を統
括するプロセッサを必要とせず、ホストコンピュータの
処理のために各プロセッサが無駄な停止をする必要がな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステムブロック図である。
【図2】(A)はシミュレーション対象モデルの一例を
示す図、(B)はそのシミュレーション実行手続の一例
を示す図である。
【図3】図2(A)の対象モデルの分散例を示す図であ
る。
【図4】シミュレーション対象モデルの他の例を示す図
である。
【図5】シミュレータの構成例を示す図である。
【図6】図1のモデル分散処理32の動作を示すフロー
チャートである。
【図7】図4のモデルのユニット毎のデータとユニット
間の依存度をテーブルとして示した図である。
【図8】図1の分散パラメータファイル27の一例を示
す図である。
【図9】(A)はシミュレーションコストの計算式の例
を示す図、(B)はVPUの場合のシミュレーションコ
ストの計算結果の例を示す図である。
【図10】(A)は従来の分散論理シミュレータのブロ
ック図、(B)はその動作フロー図である。
【符号の説明】
10 プロセッサ 11〜1n シミュレーションプロセッサ 21 論理記述ファイル 22 シミュレーション手続ファイル 23 モデル記述ファイル 24 制御情報ファイル 25 結果格納ファイル 26 分散モデル情報ファイル 31 通信処理 32 モデル分散処理 33 制御情報生成処理 34 結果編集処理 35 シミュレータ生成処理 40 シミュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/50 G06F 11/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いにネットワークで接続され論理シミ
    ュレーションを行う複数のシミュレーションプロセッサ
    に対して、シミュレーション対象モデルの論理記述を前
    記シミュレーションプロセッサに夫々割付けて分散処理
    するようにした分散論理シミュレータであって、 前記シミュレーションプロセッサの各々に対して前記シ
    ミュレーション対象モデルの論理記述を夫々分散して割
    当てるモデル分散手段と、 このモデル分散結果に基いて前記シミュレーションプロ
    セッサの各々に対してシミュレーションの実行手続きを
    夫々分散し割当てる実行手続分散手段とを含み、前記モデル分散手段は、前記シミュレーション対象モデ
    ルの論理記述を基にこのモデルを構成するユニット毎の
    論理規模、シミュレーションに必要なメモリ量を算出す
    る手段と、前記論理記述を基に前記ユニット毎のユニッ
    ト相互間依存率を算出する手段と、前記シミュレーショ
    ンプロセッサの各々の性能を示す性能パラメータ、前記
    論理規模、メモリ量及びユニット相互間依存率を基に、
    予め定められたコスト算出式に従って前記ユニットの各
    コストを算出する手段と、前記ユニット毎に算出コスト
    が最小となるシミュレーションプロセッサを求めてこの
    シミュレーションプロセッサに対して対応ユニットの論
    理記述を割当てる手段とを有し、 前記シミュレーションプロセッサの各々が割当てられ
    た分散モデルと分散実行手続きとに従って並行してシミ
    ュレーションを実行するように構成され、 前記シミュレーションプロセッサの各々に自己のシミュ
    レーションの分散実行結果を分散格納する手段を設け、
    これ等各シミュレーションプロセッサの分散実行結果の
    うち必要な結果を収集して編集可能としたことを特徴と
    する分散論理シミュレータ。
  2. 【請求項2】 前記性能パラメータとして、前記ネット
    ワークの通信容量及び通信速度を含むことを特徴とする
    請求項1記載の分散論理シミュレータ。
JP23962496A 1996-09-11 1996-09-11 分散論理シミュレータ Expired - Fee Related JP3000941B2 (ja)

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日経エレクトロニクス No.597 p143−154 T.P.Grafほか「Task Brokerで、ネットワークのコンピュータ資源を有効活用する」

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