面向应急卫勤保障信息系统的网络交换技术研究

发布时间：2017-09-13 23:31

  本文关键词：面向应急卫勤保障信息系统的网络交换技术研究

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【摘要】：应急卫勤保障信息系统的广泛应用大大提高了应急救灾、战场伤员伤情救治等信息的采集、处理、传输与利用效率。但这些信息仍受到网络传送效率的制约。因此,研究高效的网络交换技术,提高信息传送的时效性,成为应急卫勤保障信息系统下一步研究的关键课题。对于应急卫勤保障信息系统而言,不仅需要找到合适的交换网络结构,而且需要设计相应的网络交换芯片。日前,国家对于集成电路行业也给予了大力支持,以缓解芯片市场由国外垄断的现状。尤其是对军用需求来说,自主知识产权的芯片对信息安全尤为重要。众所周知,随着专用集成电路的迅速发展,芯片设计愈加复杂,设计验证逐渐成为瓶颈。经过多方努力,已经发现了可以加快验证过程的解决办法,这是一种带有覆盖率驱动的功能验证技术,并且结合了可重用方法学,其可以将开支大幅减少。本文针对网络交换芯片设计复杂、验证困难的问题,研究设计了网络交换芯片中的缓存管理单元,同时在研究数字IC验证方法学的基础上,将断言验证应用于该模块的开发流程中,通过这种带约束的随机测试方法,验证芯片设计功能的正确性。这种验证方法大大节省了时间和人力,提高了仿真效率,保证了设计的正确性。首先,从资源使用和工作速率两个方面考虑,寻找到一种较优的缓存分配释放算法,并使用Verilog HDL描述缓存管理单元的硬件实现；其次,为缓存管理单元搭建了基于通用验证方法学思想的硬件仿真验证平台,使用System Verilog语言实现；最后,为缓存管理单元建立FPGA测试平台,在Altera的Stratix Ⅳ系列开发板上实现软硬件联合测试和验证。实验表明,本文所使用的缓存分配释放算法可以对缓存空间进行有效地分配与回收。验证过程中所采用的基于断言的验证技术,可以很好地描述和控制时序关系。当断言失败时,仿真系统会根据失败断言的严重程度来决定是打印一条错误提示信息还是退出仿真过程,便于定位出错的位置。而基于通用验证方法学的验证平台,大幅提高了仿真效率,达到了较高的覆盖率,保证了芯片设计功能的正确性。本文所完成的设计以及所采用的验证技术仍有可提高之处,后续将进一步致力于高效的缓存管理算法及验证平台的可重用性研究工作。
【关键词】：应急卫勤保障 网络交换 缓存管理 通用验证方法学 断言
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 选题来源和意义14-15
• 1.1.1 课题来源14
• 1.1.2 课题研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 网络交换结构的研究15-16
• 1.2.2 ASIC验证技术的研究16-18
• 1.3 论文的主要工作18-19
• 1.4 论文的结构19-20
• 第二章 交换芯片中的缓存管理研究与实现20-28
• 2.1 交换芯片概述20
• 2.2 BMU算法描述20-23
• 2.2.1 地址单元管理算法20-22
• 2.2.2 多播计数管理算法22-23
• 2.3 BMU的设计与实现23-26
• 2.3.1 BMU概述23-24
• 2.3.2 多播计数管理单元24
• 2.3.3 数据缓存单元24-25
• 2.3.4 空地址链表单元25
• 2.3.5 头地址缓存单元25-26
• 2.3.6 预分配处理单元26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 缓存管理单元验证28-60
• 3.1 验证平台简介28-31
• 3.1.1 选用UVM的意义29-30
• 3.1.2 覆盖率驱动的验证30-31
• 3.2 BMU的UVM验证环境31-51
• 3.2.1 BMU验证功能点31-33
• 3.2.2 BMU的总体验证架构33
• 3.2.3 BMU的Interface UVC33-44
• 3.2.4 BMU的Module UVC44-51
• 3.3 基于断言的验证51-53
• 3.3.1 断言的概念及分类51
• 3.3.2 BMU协议检验51-53
• 3.4 验证结果与覆盖率分析53-57
• 3.4.1 验证结果53-55
• 3.4.2 断言覆盖率分析55-56
• 3.4.3 代码覆盖率分析56-57
• 3.4.4 功能覆盖率分析57
• 3.5 形式化验证57-58
• 3.5.1 基本概念57-58
• 3.5.2 等价性检查在BMU中的应用58
• 3.6 本章小结58-60
• 第四章 网络交换芯片的FPGA测试平台60-74
• 4.1 FPGA测试平台整体结构60
• 4.2 流量产生器60-67
• 4.2.1 TG概述60-62
• 4.2.2 TG接口时序关系62-64
• 4.2.3 TG子模块描述64-67
• 4.3 流量分析器67-69
• 4.3.1 TA概述67-68
• 4.3.2 TA接口时序关系68-69
• 4.4 基于FPGA的交换芯片测试系统69-73
• 4.4.1 交换芯片测试系统70-71
• 4.4.2 软件设计71-72
• 4.4.3 测试结果72-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第五章 结论和展望74-76
• 5.1 研究结论74
• 5.2 研究展望74-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-80
• 作者简介80

【参考文献】

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1 华胜华;刘伟平;;PERL在IC设计中的应用[J];中国集成电路;2004年05期

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本文编号：846538