集成电路IP质量管理与度量：软件工程角度的研究

发布时间：2016-09-12 12:04

  本文关键词：集成电路IP质量管理与度量：软件工程角度的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《合肥工业大学》 2010年

集成电路IP质量管理与度量：软件工程角度的研究

周萌  

【摘要】：科学理论的不断突破将工程技术带到一个又一个新的高度,而工程技术的成功应用则离不开工程学的指导。在计算机技术领域内有计算机工程和软件工程,生物技术领域内有生物工程和遗传工程。但是作为软件产业的第一近邻,集成电路产业至今没有独立的工程学。 集成电路制造技术的发展速度是任何其他技术领域所罕见的,给集成电路的设计能力带来了持久的巨大压力。半个世纪以来,人们为提高设计能力不懈地努力着,包括电子设计自动化工具(EDA)、设计方法学、硬件描述语言(HDL)等,但至今没有系统的工程学研究。本文尝试借鉴软件工程学的成功经验,探讨建立集成电路工程学的可能性,提出了以软件工程学为参考系的集成电路工程学研究方法。在具体研究内容上,以软件过程管理与质量度量方法学为参考,以全面质量管理理念为核心,将质量模型、质量度量和质量改进方法等工程技术应用于集成电路IP的设计流程与评测过程中。 本文的主要工作和取得的主要成果如下： 1.首次从工程学角度研究了集成电路设计能力间距,系统地概述了集成电路设计领域与软件工程之间存在的技术转移,从工程管理层面上给出了集成电路工程学研究的基本方法; 2.在集成电路工程学框架内,论文对集成电路IP质量管理过程进行了深入的研究。提出了集成电路IP质量的两级定义。将软件测量和度量理论模型移植到集成电路IP领域,首次提出了包括五类质量活动在内的集成电路IP质量管理系统,为控制和改进集成电路IP质量提供了理论指导。以质量活动定义为线索,对现有研究进行了系统分类及综述; 3.基于软件质量定义模型结构,提出一个适用于集成电路IP质量标准定义的质量模型。首次提出了IP质量模型的关系数据库实现方法,在此基础上研究了基于Web的质量认证系统实现过程； 4.定义了集成电路IP的黑盒评测过程,在对软件组件工程深入研究的基础上,将其组件评测的理论和方法应用在集成电路IP黑盒评测过程中。实现了基于可交付项的IP质量评测框架,首次提出使用层次分析法来改进IP质量评测中数据处理过程的思想,改进后的数据分析方法在结果的准确性和有效性方面有了较大改善； 5.定义了一组反映设计质量的度量,提出了设计质量控制策略概念。首次提出并定义了基于XML Schema的标准化度量数据描述格式,并以该数据格式为核心,实现了在设计流程中自动化收集与分析度量数据的应用系统,在不同平台下的实验表明该系统具备较强的扩展性和可用性； 6.首次将软件重构技术用于集成电路IP质量改进活动中。参考软件重构过程定义了一个规范化的集成电路IP质量改进流程。以硬件描述语言为目标,定义了硬件代码基本重构操作,并将其应用于硬件微架构改进过程中。最后以超宽带无线通信系统中的Viterbi解码器为例,对重构方法的相关应用进行了研究和分析。 论文建立的IP质量评测系统和度量程序正在应用于国家集成电路公共服务平台,论文提出的数据描述标准等项内容目前正在“工信部集成电路IP标准工作组”-“国家集成电路公共服务平台”"IEEE-QIP质量标准工作组”的框架下深入研究。

【关键词】：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN407
【目录】：

摘要8-10

ABSTRACT10-12

致谢12-16

插图清单16-19

表格清单19-21

第1章 绪论21-33

1.1 研究动因21-23

1.2 软件工程与集成电路设计23-26

1.2.1 软件工程概述23-24

1.2.2 软件工程与集成电路设计之间的技术转移24-26

1.3 基于质量管理的集成电路工程学26-29

1.4 本文研究对象与研究内容29-31

1.4.1 研究对象29

1.4.2 研究方法29-30

1.4.3 论文组织结构30-31

1.5 课题来源31-33

第2章 集成电路IP质量管理系统与相关研究33-51

2.1 引言33-34

2.2 质量的一般定义与IP质量34-35

2.2.1 质量的一般定义34-35

2.2.2 IP质量定义35

2.3 集成电路IP测量理论与质量活动定义35-42

2.3.1 测量的代数定义36-37

2.3.2 度量的定义37-38

2.3.3 测量系统分类38-40

2.3.4 质量活动定义40-42

2.4 IP质量活动的相关研究42-50

2.4.1 质量认证42-44

2.4.2 质量评测44-46

2.4.3 质量控制46-48

2.4.4 质量改进48-49

2.4.5 质量预测49

2.4.6 本文的研究框架49-50

2.5 结论50-51

第3章 集成电路IP质量定义模型与Web化质量认证系统51-71

3.1 引言51-52

3.2 IP质量定义模型研究52-58

3.2.1 软件质量定义模型的元结构52-55

3.2.2 IP质量定义模型的元结构55-56

3.2.3 FCQM模型的构建方法56-58

3.3 基于FCQM模型的Web化质量认证系统58-69

3.3.1 应用分析58-60

3.3.2 系统设计60-62

3.3.3 物理数据模型设计62-65

3.3.4 逻辑设计65-66

3.3.5 系统实现66-69

3.4 结论69-71

第4章 商业集成电路IP黑盒评测技术研究71-97

4.1 引言71-72

4.2 软件COTS组件及其评测技术72-75

4.2.1 商业组件的黑盒评测过程73

4.2.2 商业组件评测策略73-74

4.2.3 商业组件的评测方法和技术74-75

4.3 集成电路IP黑盒评测技术框架75-85

4.3.1 基于交付项的集成电路IP黑盒评测框架75-78

4.3.2 黑盒评测中可交付项检查单设计78-84

4.3.3 实际应用与分析84-85

4.4 评测数据分析技术的研究85-95

4.4.1 数据分析方法概述及应用比较85-88

4.4.2 AHP方法在商业IP黑盒评测中的应用88-95

4.5 结论95-97

第5章 集成电路IP质量控制与测量自动化97-125

5.1 引言97-98

5.2 相关研究背景98-100

5.2.1 软件质量度量方法学98-99

5.2.2 集成电路IP质量评测自动化99-100

5.3 集成电路IP设计质量度量定义与控制策略100-109

5.3.1 产品度量101-106

5.3.2 过程度量106-107

5.3.3 项目度量107

5.3.4 质量度量的控制策略107-109

5.4 基于IPqML的测量自动化系统109-122

5.4.1 测量自动化系统的总体考虑109-111

5.4.2 测量自动化框架:IPqML111

5.4.3 数据接口规范定义111-115

5.4.4 可配置数据输入工具IPqMLDET115-116

5.4.5 Shell接口和内置评测模块116

5.4.6 质量控制流程的规划与配置116-120

5.4.7 IPqML系统的可扩展性分析与实验结果120-122

5.5 结论122-125

第6章 基于软件重构技术的IP质量改进过程125-149

6.1 引言125-126

6.2 软件模式与重构的研究背景126-128

6.2.1 模式的起源与软件模式定义126-127

6.2.2 软件重构与基于重构的设计方法学127-128

6.3 基于硬件微结构模式的集成电路重构方法学128-135

6.3.1 集成电路领域内的模式相关研究128-129

6.3.2 RTL级代码的结构度量与解决方案129-133

6.3.3 基于软件重构技术的集成电路质量改进活动定义133-134

6.3.4 集成电路设计质量改进的规范化过程134-135

6.4 基于硬件描述语言的代码重构操作135-140

6.4.1 硬件描述语言的语法特征135-136

6.4.2 基本操作定义136-139

6.4.3 基本重构操作的应用139-140

6.5 Viterbi解码器的代码重构案例研究140-148

6.5.1 Viterbi解码与ACS模块140-142

6.5.2 位级架构的ACS单元的代码重构研究142-147

6.5.3 度量结果比较与分析147-148

6.6 结论148-149

第7章 结论149-151

7.1 总结149-150

7.2 进一步工作展望150-151

参考文献151-159

附录159-173

附录一 数字软核IP的可交付项标准159-162

附录二 GCSIPTC Metrics Schema162-173

攻读博士学位期间发表的论文173

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