银河飞腾DSP模拟验证平台的设计与实现

发布时间：2020-05-01 00:26

【摘要】： 随着现代微处理器规模和复杂度的不断增大，功能验证已经成为设计的瓶颈。有效的功能验证可以尽早发现微处理器设计错误，减小错误对设计的影响。目前，模拟验证仍然是验证的主要手段，但是完全手工生成用于模拟验证的测试程序效率低，已不能满足微处理器设计验证的需要。银河飞腾DSP是国防科大自主研制的一款采用超长指令字结构的32位浮点DSP，它指令集丰富，功能强大，已经过了投片试用。虽然成品的大致功能正确，但在前期的设计验证中没有使用规范系统的验证流程，对相关功能的正确性信心仍然不足。为了芯片能够工作于更苛刻的条件，更复杂的应用，本文研究了目前国际上验证的主要方法及发展现状，深入分析了银河飞腾DSP功能与结构特点，，使用完善的功能验证理论为支持，使用专门的验证工具，对银河飞腾DSP进行了更加细致和精密的验证，设计了从模块级到指令级再到系统级的验证平台解决方案。在模块级，根据待测部件的特点，将模块功能分为控制功能和运算功能两个部分，并使用不同的激励生成方法进行验证。对控制功能，强调状态覆盖的特点，使用了带约束随机的直接激励验证方法。对运算功能，针对其数据量大的特点使用了指令级的定向生成的方法。对两个方面功能的验证中都使用了功能覆盖驱动的验证技术，提高了验证的效率。在指令级，通过分析验证的难点和需求，提出在指令模型的基础建立验证平台的方案。文中提出了一种层次化、模块化的指令级验证平台的框架，它指明了验证平台中各个层次的工作，为底层的指令模型定义了明确的接口。依照银河飞腾DSP的指令系统规范和验证平台的接口需求，建立了银河飞腾DSP的指令模型，并使用该指令模型对内核系统进行了系统的功能验证。在系统级，采用外接银河飞腾DSP真实运行所需外围设备的行为级模型的方法搭建模拟环境。在模拟环境中实现了外接设备的行为级模型、参数自动配置、激励程序自动加载，极大的提高了验证的效率。
【图文】：

模型图,模型,形式化验证,抽象层次

所谓功能验证就是证明设计功能正确性的过程。它不仅要求一开始的行为级描述必须正确，还要求确保各抽象层次内部优化前后以及抽象层次间转换的等价性I3]。验证可以用如图2.1的模型来表示。图2.1验证的模型图中的model可以是不同抽象层次的模型，如 medelone可以是由设计spec得到的由C一或SystemC描述的系统级模型，modeltwo是用verilog描述的RTL功能级模犁;或者 medelone是RTL功能级模型，medeltwo是综合后的门级网表。验证就是要保证在进行不同层次模型的转化时不会引入错误，保证两个模型的一致性。为了证明模型间的一致性，在集成电路的发展中出现了许多方法，而现在使用的比较成熟的方法主要有形式化验证、硬件仿真以及软件模拟三种方法。2.1.1形式化验证形式化验证是用数学方法表达系统的规范或系统的性质，并且根据数学理论来证明所设计的系统满足系统的规范或具有所期望的性质，在不能证明所期望的性质时

白盒,黑盒

种方法查出程序中所有的错误。实际上验证情况接近无穷多个，人们不仅要验证所有合法的输入，而且还要对那些不合法但是可能的输入进行验证。灰盒验证(图2.2c)是白盒验证与黑盒验证的混合。它不像黑盒验证一样对DUV内部一无所知，也不像白盒验证一样完全知道DUV内部信息。通过对关键信号的提取，灰盒验证可以提高验证的效率【19]。f..胜计一一巴夔{二户电卜一爪户不一应侧试橄..闷，一匆不一皿(几)rl血胶硬《.》月盆悦砚IC》叙白晚隆图2.2白盒、黑盒以及灰盒验证2.2验证的覆盖分析理论验证中始终有一个核心问题，即验证工作什么时候可以算作完备了，怎样去衡量一个验证的充分性。对一个设计验证时会使用自动随机激励生成，基于模型的随机生成，或基于约束的生成。但是这些激励可能重复的测试了某个模块，而对于其它模块却漏掉了。因此现在趋于使用一种以覆盖驱动的验证方法来达到充分验证的目的t201。使用基于覆盖的验证，需要有标准对覆盖率进行衡量，这里的覆盖是指对某个空间的覆盖。在基于覆盖的验证中是以对覆盖维度的覆盖率来衡量验证的进展。第9页
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP332

【共引文献】