按照今天的標準，早期的基于微處理器的系統很簡單，尤其是因為它們通常只使用一個處理器（可能只有一些協處理器，如浮點協處理器），而且指令集相對較簡單，運行速度很低時鐘頻率。該處理器通過一個簡單的讀/寫和信令協議，通過一個8位或16位數據總線與少量相對簡單的存儲器和外圍設備進行通信。

那些日子早已過去。目前，在緊密耦合或網絡拓撲中涉及數十或數百個復雜處理器和硬件加速器的系統的開發有了巨大的增長。除了分層存儲器結構和多層總線結構，這些超級系統＆＃151;這可能每秒執行數億到數百億的指令＆＃151;功能極其復雜的軟件組件，目前這種軟件內容幾乎呈指數級增長。

激烈的競爭使今天的電子市場對上市時間壓力極為敏感。在手機等消費市場尤其如此，新產品產生影響的機會有時可能只有兩到四個月。然而，最近的一份報告顯示，超過50％的嵌入式系統開發運行較晚，而20％的嵌入式系統開發未能滿足其要求規范或被完全取消。 1

問題在于，在傳統的系統開發環境中，硬件設計先于軟件開發。這個順序過程根本無法支持當今超級系統的開發。本文首先介紹超系統的示例，并概述了增加系統大小和復雜性所帶來的問題。

然后討論基于使用虛擬系統原型（VSP）的體系結構驅動設計的概念作為潛在的解決方案。最后，在與傳統環境相關的后端工程資源負載與由體系結構驅動的基于VSP的方法產生的前端負載之間進行生產力，開發時間和風險比較。

今天的超級系統

在某些方面，術語“超系統”可能會產生誤導，因為它可能會讓一些讀者想象一個物理上很大的實現。實際上，超級系統通常在單個片上系統（SoC）器件上實現。

例如，現代手機可能包含一個SoC，包括幾??個通用中央處理單元（CPU），以及一個或兩個數字信號處理（DSP）單元，控制40個或更多外圍設備提供控制功能，多媒體功能，2D和3D圖形功能，加密功能，相機接口以及各種其他接口，如WiFi和USB。

具有相關加速器設備的DSP提供各種基帶處理，濾波，調制和解碼功能。擁有多個內核可以實時處理更廣泛的處理流量，這是當今許多應用程序的關鍵要求。

遠離無線網絡的手持部分，控制無線通信系統的基站本身是緊密耦合的多處理器系統的層次結構。例如，一個能夠每秒執行數十億條指令的典型基站可以包含5到20個主要子系統和100多個單獨的處理器。

除了多處理器實現之外，今天的超級系統采用分層存儲器結構。一些存儲器元件將通過專用總線緊密耦合到各個處理引擎，其他存儲器子系統可以是處理引擎集群的本地，并且其他存儲器單元可以在多組處理引擎之間共享。每個存儲器子系統可能具有不同的速度要求，不同的總線寬度，并使用不同的時鐘域。

在今天的超級系統中，不同的處理引擎可以有單獨的總線用于控制，指令和數據，每個這些復雜的總線可以具有各種結構和協議。除通用處理器總線外，還可能有各種專用外設總線，緊耦合存儲器總線，外部存儲器總線和共享存儲器總線。

其中許多公交車都將采用流水線結構，并在管道中安排多個交易請求和響應。總線系統還可以采用復雜的交叉開關，可以同時嘗試多個讀寫操作。

即使是普通的現代汽車也包含20到80個處理器，執行大量任務并執行數億個任務每秒幾十億條指令（圖1）。

圖1＆＃151;汽車的電子產品含量正以不斷增長的速度增長 2 。