RISC-V处理器约束随机指令生成平台的设计
发布时间：2021-08-14 07:37
随着集成电路的工艺变得更加先进,设计规模也变得越来越复杂,规模和复杂度的提升,使得功能验证成为数字芯片设计中的巨大瓶颈。微处理器作为最为设计复杂度最高的芯片之一,需要有一种更加高效的功能验证方法。随机验证作为一种快速高效的验证手段,是处理器核级验证中不可缺少的高效率验证方法。随机验证的特点在于:一方面可以快速生成大量的随机测试向量,减少时间成本和人力成本;另一方面随机激励由于是随机产生的,激励的组合方式更为多样,会产生很多意想不到的结果,很有可能会覆盖到一些工程师无法预料的缺陷。RISC-V指令集作为一种开源的指令集,免费、精简、灵活、可定制的特性使其成为国内外微处理器发展的一个新的方向。本文旨在针对基于RISC-V指令集的处理器进行随机验证,设计一款独立运行的RISC-V约束随机指令生成平台,使其适用于从嵌入式应用到高性能计算等各类基于RISC-V指令集的处理器的功能验证,作为一款通用的平台,提高重用性。本文从实际项目验证需求出发,通过调研国内外随机指令生成的策略,分析其主要功能和特点,确定本文使用的指令生成策略和方法,以及平台的基本结构。提出一种可配置的约束随机指令生成方法,并采用...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处理器结构图
激励在验证效率和全面完整性方面，已经形成很大的瓶颈。因此，对于处理器随机验证技术的研究越来越有意义。本章首先介绍定向验证和随机验证在处理器验证中的方法各结构，引出随机指令生成器在处理器验证中的应用，并分析各种随机生成策略的优缺点提出本文的总体设计策略和方法。2.1 定向验证与随机验证2.1.1 定向验证传统上，模拟验证技术一般使用定向激励验证的方法。定向验证技术通常被认为是一种“白盒验证”技术，在这种技术中，往往需要验证人员书写确定性的测试序列来测试设计的功能。以一个微处理器功能验证的测试指令序列为例子，定向验证可以包括为测试特定指令或一小部分相关指令而编写的测试程序。如图 2.1 所示，自检测试程序由四个部分组成：激励输入数据的准备，预期结果的准备，执行测试程序生成实际结果和预期结果的比较。
本平台设计之前，针对 RISC-V 指令集的处理器的功能验证，几乎都使用伯克写的定向测试集，针对每一类指令都有一段测试的例子，但这些测试例子几乎成简单的指令序列验证，每一个功能点都需要单独写测试序列，要达到高覆盖，效率很是低下。因此仅仅依靠人工编写详尽的测试激励，对于通用处理器这设计，需要的时间开销是任何单位都不能承受的。而且这种定向测试功能项的事实上也证明没法排除设计中的一些隐藏的错误，最终的错误很大部分是随机的。.1.2 随机验证验证计划中，一般都是在随机验证无法覆盖到角落时才使用人工编写定向测试去检查某项功能，完全使用定向测试集在大规模电路中几乎是不可能的。而且功能项都通过定向完成了验证，但各部分之间的联系才是大部分功能缺陷的来陷很难按照清单列出功能项的方法来排查。而随机激励由于是随机产生的，激方式更为多样，会产生很多意想不到的结果，很有可能会覆盖到一些工程师无缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]五级流水线RISC-V处理器软硬件协同仿真验证[J]. 李东泽,曹凯宁,曲明,王富昕. 吉林大学学报(信息科学版). 2017(06)
[2]基于处理器硅前性能验证平台的基准程序库设计方法[J]. 张华亮,刘宏伟,刘天义. 高技术通讯. 2016(Z1)
[3]基于指令模板的通用处理器约束随机指令生成方法[J]. 刘婧,王天成,王健,李华伟. 计算机工程. 2015(10)
[4]基于VMM的ALU验证[J]. 苏雪,潘明,翟江涛. 现代电子技术. 2015(07)
[5]基于UVM的可重用SoC功能验证环境[J]. 吕毓达,谢雪松,张小玲. 半导体技术. 2015(03)
[6]基于覆盖率驱动的高性能DSP指令集验证方法[J]. 刘畅,郭阳. 计算机工程. 2014(06)
[7]DSP随机测试程序自动生成技术[J]. 罗汉青,梁利平,叶甜春. 微电子学与计算机. 2013(11)
[8]RISC指令集众核处理器功能验证与实现[J]. 朱博元,刘高辉,李政运,安述倩. 计算机工程与应用. 2014(21)
[9]随机测试程序发生器的设计与实现[J]. 于伽,黑勇,陈黎明. 微电子学与计算机. 2012(07)
[10]基于约束求解的微处理器功能验证程序生成[J]. 马竹青,章建雄,王玉艳. 计算机工程. 2011(18)
硕士论文
[1]随机指令测试在高性能嵌入式处理器开发中的应用[D]. 梁中书.浙江大学 2004
本文编号：3342059
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
处理器结构图
激励在验证效率和全面完整性方面，已经形成很大的瓶颈。因此，对于处理器随机验证技术的研究越来越有意义。本章首先介绍定向验证和随机验证在处理器验证中的方法各结构，引出随机指令生成器在处理器验证中的应用，并分析各种随机生成策略的优缺点提出本文的总体设计策略和方法。2.1 定向验证与随机验证2.1.1 定向验证传统上，模拟验证技术一般使用定向激励验证的方法。定向验证技术通常被认为是一种“白盒验证”技术，在这种技术中，往往需要验证人员书写确定性的测试序列来测试设计的功能。以一个微处理器功能验证的测试指令序列为例子，定向验证可以包括为测试特定指令或一小部分相关指令而编写的测试程序。如图 2.1 所示，自检测试程序由四个部分组成：激励输入数据的准备，预期结果的准备，执行测试程序生成实际结果和预期结果的比较。
本平台设计之前，针对 RISC-V 指令集的处理器的功能验证，几乎都使用伯克写的定向测试集，针对每一类指令都有一段测试的例子，但这些测试例子几乎成简单的指令序列验证，每一个功能点都需要单独写测试序列，要达到高覆盖，效率很是低下。因此仅仅依靠人工编写详尽的测试激励，对于通用处理器这设计，需要的时间开销是任何单位都不能承受的。而且这种定向测试功能项的事实上也证明没法排除设计中的一些隐藏的错误，最终的错误很大部分是随机的。.1.2 随机验证验证计划中，一般都是在随机验证无法覆盖到角落时才使用人工编写定向测试去检查某项功能，完全使用定向测试集在大规模电路中几乎是不可能的。而且功能项都通过定向完成了验证，但各部分之间的联系才是大部分功能缺陷的来陷很难按照清单列出功能项的方法来排查。而随机激励由于是随机产生的，激方式更为多样，会产生很多意想不到的结果，很有可能会覆盖到一些工程师无缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]五级流水线RISC-V处理器软硬件协同仿真验证[J]. 李东泽,曹凯宁,曲明,王富昕. 吉林大学学报(信息科学版). 2017(06)
[2]基于处理器硅前性能验证平台的基准程序库设计方法[J]. 张华亮,刘宏伟,刘天义. 高技术通讯. 2016(Z1)
[3]基于指令模板的通用处理器约束随机指令生成方法[J]. 刘婧,王天成,王健,李华伟. 计算机工程. 2015(10)
[4]基于VMM的ALU验证[J]. 苏雪,潘明,翟江涛. 现代电子技术. 2015(07)
[5]基于UVM的可重用SoC功能验证环境[J]. 吕毓达,谢雪松,张小玲. 半导体技术. 2015(03)
[6]基于覆盖率驱动的高性能DSP指令集验证方法[J]. 刘畅,郭阳. 计算机工程. 2014(06)
[7]DSP随机测试程序自动生成技术[J]. 罗汉青,梁利平,叶甜春. 微电子学与计算机. 2013(11)
[8]RISC指令集众核处理器功能验证与实现[J]. 朱博元,刘高辉,李政运,安述倩. 计算机工程与应用. 2014(21)
[9]随机测试程序发生器的设计与实现[J]. 于伽,黑勇,陈黎明. 微电子学与计算机. 2012(07)
[10]基于约束求解的微处理器功能验证程序生成[J]. 马竹青,章建雄,王玉艳. 计算机工程. 2011(18)
硕士论文
[1]随机指令测试在高性能嵌入式处理器开发中的应用[D]. 梁中书.浙江大学 2004
本文编号：3342059
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