我們正身處一個由軟件定義、以軟件為先的時代。決勝軟件，才能決勝于數(shù)字時代。

在過去十年里，軟件在各類產品與應用中的使用都呈指數(shù)級增長，且增長至今沒有放緩的跡象。無論手機、電視、智能家電，還是日常用品，幾乎所有應用場景都在依賴軟件來為人們提供日常所需的各項功能。

在汽車應用領域也是如此，現(xiàn)代汽車包含多達1.5億行代碼，汽車軟件市場的預期年增長率超過15%，并有望在2030年達到一千億美元的體量。

基于此，開發(fā)者們對軟件質量、性能和安全要求也就越來越高。虛擬原型技術現(xiàn)已逐漸取代物理原型技術，成為幫助開發(fā)者們應對軟件挑戰(zhàn)的重要工具。

物理原型：革舊鼎新

在虛擬原型工具問世以前，嵌入式軟件開發(fā)者必須等待芯片設計完成，才能在實驗室系統(tǒng)的物理原型設備上集成和測試代碼。這種傳統(tǒng)的原型驗證方法嚴重拖慢了產品上市進度，因為開發(fā)者們必須等到物理原型完成后，再來加班加點地對代碼進行檢查和調試。

除上市時間(TTM)較長外，物理原型技術還會產生高昂的成本，并且嚴重缺乏便捷性。此外，物理原型系統(tǒng)必須進行持續(xù)維護與管理，因此開發(fā)者們往往需要輪班工作，從而最大限度地利用硬件。高度網(wǎng)絡化系統(tǒng)的出現(xiàn)在一定程度上緩解了這一問題，這類系統(tǒng)能讓開發(fā)者在辦公室而非實驗室中工作，但成本依舊居高不下。

如今，處理器已不再僅僅是系統(tǒng)的一個組件，而是一個完全基于片上系統(tǒng)(SoC)的獨立設備。這也是原型開發(fā)的一個轉折點。定制芯片的設計和生產往往需要數(shù)月的時間，而物理原型必須等到芯片完工才能進行。項目耗時長、成本高，這就導致物理原型必將被淘汰。

虛擬原型因此誕生。

利用虛擬原型工具進行流片前測試與調試

對于嵌入式程序開發(fā)者來說，若想縮短TTM并降低成本，擁有一個能夠開發(fā)、集成、測試并調試代碼的流片前測試平臺至關重要。虛擬原型由SoC的抽象軟件仿真模型與硬件系統(tǒng)組成，開發(fā)者可以用等效的軟件模型代替硬件，從而更早地進行軟件開發(fā)。

本質上，虛擬原型是能夠執(zhí)行嵌入式軟件代碼的完整系統(tǒng)的全功能軟件模型。虛擬原型包含快速指令集，可執(zhí)行與最終產品系統(tǒng)中相同的代碼，具有諸多好處：

能夠同時與虛擬和現(xiàn)實世界的輸入/輸出(I/O)設備交互。

能夠引入可能導致系統(tǒng)硬件損害的虛擬故障，為異常情況提供更好的測試環(huán)境。

能夠盡早發(fā)現(xiàn)設計與嵌入代碼不一致的地方，降低芯片故障率。

能夠在彼此分散的軟件團隊之間進行部署，免去構建和維護物理原型的相關成本。

此外，虛擬原型的最大好處之一，是能夠大大縮短TTM。由于虛擬原型不需要大量實施細節(jié)，它可以與SoC的RTL級硬件設計并行開發(fā)，將項目進度左移。

持續(xù)集成，持續(xù)部署

軟件開發(fā)的模式也在穩(wěn)步發(fā)展。在日常應用的軟件內容規(guī)模的驅動下，為滿足產品性能要求，持續(xù)集成(CI)已成為軟件開發(fā)團隊的必備要素。所謂CI，是指軟件開發(fā)人員將代碼更改合并到共享的主線代碼庫或主存儲庫上。這個動作通常每天都會進行多次，以便測試代碼性能。

按照傳統(tǒng)做法，開發(fā)運營團隊必須在指定檢查點合并所有代碼更改，屆時，代碼各個部分可能會嚴重偏離，從而影響集成過程，并給調試與修復問題帶來挑戰(zhàn)。CI則與此相反，它能讓團隊更早地發(fā)現(xiàn)并修復不兼容問題，此時解決問題更加容易，成本也更低。

CI需要一套穩(wěn)健、高度自動化的構建和測試周期方可正常工作。這套系統(tǒng)需要對提交的更改進行快速驗證，在最新軟件棧的上下文中進行測試，確保不破壞現(xiàn)有功能。它還需要為軟件開發(fā)者提供諸如代碼覆蓋率、質量和有效性等關鍵領域的快速反饋。

此外，CI還常常與持續(xù)部署(CD)結合在一起。所謂CD，是指將所有成功通過各項自動化測試的代碼構建部署到生產中。通過對CI的實踐，CD能夠進一步將代碼發(fā)布過程自動化，一旦新代碼被合并到主存儲庫，并通過了所有自動化測試，就能以流線化過程推向生產。

虛擬原型，價值幾何

SoC設計團隊若在CI/CD設置中使用虛擬原型，便可將構建及時分配給各個開發(fā)者和系統(tǒng)，從而提高生產力。虛擬原型若與容器化技術相結合，還有助于建立高效的CI/CD管道，助力對硬件和軟件活動進行深入分析，運行自動化回歸測試，同時繼續(xù)發(fā)揮其作為交互開發(fā)平臺的功能。

新思科技虛擬原型系列解決方案可提供一系列工具與服務，幫助實現(xiàn)早期軟件開發(fā)，為項目成功保駕護航。這一系列解決方案包括經過預驗證的虛擬化開發(fā)工具包(VDK)，內含針對具體設計的虛擬原型，適合各類軟件開發(fā)。新思科技VDK還包含功能強大的調試與分析工具，并且不依賴于RTL設計，這意味著最早可在硬件可用前12個月即可進行軟件開發(fā)。

新思科技VDK可輕松實現(xiàn)與現(xiàn)有CI/CD設置的集成。無論是“一次構建，隨處運行”的可執(zhí)行軟件包、檢查點和恢復功能，還是有助于進行回歸測試和部署的容器化技術，VDK所涵蓋的大量功能可為嵌入式軟件開發(fā)提供更精簡、更高效的管道。此外，新思科技VDK還可與GitLab和Jenkins開發(fā)運營平臺、Docker容器、Kubernetes容器編排系統(tǒng)等業(yè)內軟件開發(fā)與測試技術進行無縫集成。