Virtuaalialusta

Virtuaalialusta on ohjelmistopohjainen ympäristö, joka mallintaa tai simuloi tietokone- tai laitteistojärjestelmän toimintoja sekä sen ulkoisia rajapintoja. Se mahdollistaa ohjelmiston kehittämisen ja testauksen ennen fyysisen laitteen valmistumista tai saatavuuden varmistamista.

Alusta koostuu usein CPU- ja muistimallinnuksesta sekä oheislaitteiden, kuten IO-ohjainten ja verkko- tai tallennusrajapintojen, malleista. Mallinnustasot voivat olla toiminnallisia (functional), aikakriittisiä (cycle-accurate) tai näiden yhdistelmiä. Tavoitteena on tarjota riittävä uskottavuus ohjelmiston käyttäytymiselle sekä jollain tasolla ajastuksen simulointi, jolloin kehitystyö voidaan suorittaa ilman todellista laitetta.

Käyttökohteita ovat SIL (Software-in-the-Loop), PIL (Processor-in-the-Loop) ja HIL (Hardware-in-the-Loop) -testausmenetelmät, ohjelmiston testaus, käyttöjärjestelmän porttaus ja ajurien kehitys. Virtuaalialusta mahdollistaa muun muassa jatkuvan integraation, virheiden toistamisen sekä kehityksen aikaisen tarkastelun ilman fyysisen laitteen erityistarpeita.

Hyödyt ja rajoitukset kulkevat käsi kädessä. Edut ovat pienemmät kustannukset, nopeampi kehitysnopeus sekä mahdollisuus testata useita laiteympäristöjä samanaikaisesti. Rajoituksina ovat mallien abstraktiot, jotka eivät aina kuvaa täysin tarkkaa laitteen aikataulutusta, sekä erilaisten laitteistojen kompleksisuus, joka vaatii kalibrointia ja validointia.

Esimerkkejä tunnetuista virtuaalialustoista ovat avoimen lähdekoodin QEMU ja Gem5 sekä kaupalliset ratkaisut, kuten ARM:n Fast Models. Virtuaalialustat kehittyvät jatkuvasti, erityisesti todenmukaisuuden, suorituskyvyn ja monipuolisen laiteperheen tuen osalta.