トランザクションレベルのモデリング

トランザクションレベルモデリングは、システムオンチップ設計の複雑化と、システムレベル検証およびソフトウェア開発における従来のレジスタ転送レベル（RTL）モデリングの限界に直接対応する形で、1990年代後半から2000年代初頭に登場しました。 ^{[ 8 ]}半導体業界では、設計の複雑さと設計者の生産性の間の格差が拡大していました。^{[ 9 ]}

TLM の基礎概念は、複数の研究グループや企業によって同時に開発されました。Cadence Design Systems は1990 年代半ばにSpecC言語でトランザクション レベルの初期概念を導入し^{[ 10 ]} 、 Synopsys は1999 年以降に SystemC 手法で同様の概念を開発しました^{[ 11 ]} 。2000 年、 Synopsys の R&D マネージャーである Thorsten Grötker は、後にSystemC 2.0 標準となるものの通信メカニズムに関するプレゼンテーションを準備しており、それを「トランザクション ベース モデリング」と呼んでいました。当時 Synopsys のコーポレート アプリケーション エンジニアであった Gilles Baillieu は、新しい用語には「レジスタ転送レベル」や「動作レベル」のように「レベル」を含める必要があると主張しました。TLM が単一の抽象化レベルではなくモデリング手法であるという事実は、彼の考えを変えることはありませんでした。定着させるためには「レベル」が必要だったのです。こうして「TLM」となりました。

SystemCの開発はTLM の採用に決定的な役割を果たしました。SystemC は、1999 年にSynopsysによってC++ベースのシステムレベルモデリング言語として最初に開発されました。^{[ 12 ]} 2000 年に、オープン SystemC イニシアチブ(OSCI) が、SystemC をオープン標準として開発および普及するための独立したコンソーシアムとして設立されました。^{[ 13 ]}創設メンバーには、Synopsys、Cadence Design Systems、CoWare 、およびARM Holdings、Infineon Technologies、STMicroelectronicsなどのいくつかの主要な半導体企業が含まれていました。^{[ 14 ]}この組織は、オープンに使用および配布するための OSCI シミュレータを開発しました。

初期の頃から、SystemCは高レベル合成のための主要言語として採用され、設計モデリングと仮想プロトタイプアプリケーションの領域を、機能検証と自動パスゲートレベルの実装と結びつけてきました。これにより、プロジェクトチームは複数の目的に使用できる単一のモデルを作成できるようになりました。2010年のDVConイベントでは、OSCIが業界標準化に向けたSystemCの最初の合成可能なサブセットの仕様を発表しました。

最初の標準化されたTLM手法であるTLM-1.0は、2005年にOSCIによってリリースされました。^{[ 15 ]} TLM-​​1.0では、以下のような基本的な概念が導入されました。

• 通信のための基本的なトランザクションインターフェース
• FIFOと信号ベースの通信チャネル
• シンプルなリクエスト・レスポンス型トランザクションプロトコル
• 基本的なタイミング注釈

TLM-1.0規格は主に機能モデリングに重点を置いており、詳細なタイミング解析に対するサポートは限定的であった。^{[ 16 ]}

2008年にリリースされたTLM-2.0は、トランザクションレベルのモデリング手法における大きな進歩を象徴するものでした。^{[ 17 ]}この新しい標準では、いくつかの重要な革新が導入されました。

• 標準化されたトランザクション表現のための汎用ペイロード
• 複数のタイミングモデル（タイミングなし、緩やかなタイミング、近似タイミング）
• 相互運用性のための標準化されたソケットインターフェース
• デバッグおよび分析機能の強化^{[ 18 ]}

TLM-2.0はその後、SystemCのIEEE 1666-2011規格に組み込まれ、公式な認知とより広範な業界での受け入れが実現した。 ^{[ 2 ]}

2000年代半ばまでに、主要な電子設計自動化企業は、自社の商用ツールにTLMサポートを組み込み始めました。Mentor Graphics（現在のSiemens EDA）は2004年にModelSimシミュレータにTLMサポートを導入し^{[ 19 ]}、続いてCadence Design Systemsが2005年にIncisiveプラットフォームで TLMサポートを導入しました^{[ 20 ]}。CoWare（2010年にSynopsysに買収）^{[ 21 ]} 、 Vast Systems（2007年にSynopsysに買収）、VaST Systems Technologyなどの仮想プラットフォーム企業は、TLM手法に基づいた高性能仮想プラットフォームを提供することで、TLMの商用採用に大きく貢献しました^{[ 22 ] 。}

2010年代には、特にARMベースのSoC設計において、TLMが半導体業界で標準的な手法となった。ARM Holdingsは、 ARM Cortex-AおよびARM Cortex-Mシリーズプロセッサを含む、プロセッサアーキテクチャの包括的なTLMモデルをリリースした。^{[ 23 ]} 2010年代後半の人工知能および機械学習アクセラレータ の台頭により、TLMモデリングに対する新たな需要が生まれ、ニューラル処理ユニットやその他のAIハードウェアをモデリングするための専用ライブラリと手法が開発された。^{[ 24 ]} 2020年には、OSCIがAccelleraと合併し、SystemCとTLMの開発を単一の組織に統合し、標準の継続的な進化を保証した。^{[ 25 ]}