高效能ESCA协处理器验证技术研究

处理器结构的日益复杂使得对处理器功能进行有效验证变得越来越重要和关键。基于一款高效能计算协处理器ESCA,讨论了边界值验证、等价类验证和决策表验证等三类验证方法在ESCA处理器功能验证中的具体实现,并针对ESCA处理器中不同功能模块的基本特性提出了一种综合验证方法。实验结果表明,采用综合验证方法进行的ESCA处理器功能验证,不仅高效保证了验证案例集的生成,而且以较少的验证工作量实现了100%功能覆盖率,有效减少了ESCA处理器功能验证时间,提高了验证效率。     

RISC指令集众核处理器功能验证与实现

众核技术已成为当前处理器体系结构发展的必然趋势,如何对众核处理器设计进行有效而充分的验证,成为当今IC设计验证领域的研究热点之一,也是众核处理器芯片能否成功流片的关键因素之一。目前工业界采用基于仿真的验证作为主要的验证方式,重点介绍了以覆盖率为导向的RISC众核处理器的功能验证环境的整体设计,提出了“被动式”的验证思想,并采用“软硬件协同验证”的策略,最终达到每条指令都比对通过的验证目标,辅以后期阶段所引入的时序验证策略和功耗评估策略,完整地提出了一套芯片验证平台搭建和验证功能实现的方法流程。     

网络处理器的原型验证技术

介绍一款网络处理器的设计方案,根据该网络处理器体系结构的特点,论述针对数据处理内核的原型验证技术。讨论原型验证平台的结构,在采用多片FPGA进行原型验证时要考虑复位时序、时钟同步等因素,以及原型验证过程。实验结果表明,该原型验证平台有效验证了网络处理器核心部件的设计功能。     

龙芯2号微处理器的功能验证

开发龙芯2号这样的高性能通用处理器是一项极其复杂的艰巨任务．龙芯2号处理器的设计规模和复杂度比龙芯1号增加了许多倍，如何保证设计的正确性是一个重大挑战．简单的系统级测试已经不能满足设计的需要，这就要求采用多种有效的、先进的验证方法和工具帮助设计者尽可能早的发现和改正设计错误．主要介绍了在龙芯2号处理器的设计开发过程中采用的功能验证流程和主要验证方法．模拟仿真是主要的验证手段，新的形式化验证方法也应用到了验证流程当中．     

龙腾Stream流处理器验证

芯片设计复杂度的提高迫切地需要先进的方法学以应对巨大的验证工作量。通过开发基于System Verilog的覆盖率驱动的自动化验证平台,对龙腾Stream流处理器的指令集进行了功能验证。实验结果表明,该验证平台提高了验证效率和功能覆盖率,具有良好的重用性和可移植性。搭建FPGA原型验证系统对流处理器的功能和系统性能进行了评测,并提出了优化流处理器加速性能的方法。     

一个VLIW处理器验证平台的设计

本文主要针对VLIW结构的处理器结构特点，提出了一种基于伪随机和模块化指令流激励的面向对象的逻辑验证平台的设计方法，提高了处理器验证的覆盖率和效率。验证人员可以在平台上协同工作，开发相应的验证程序，完成指定的逻辑功能验证任务。实验结果表明该平台的建立解决了逻辑功能验证的瓶颈，该平台具有高效、灵活、易用和维护性好等特点。     

基于龙芯2F处理器的硬件验证平台的设计与实现

针对高性能处理器龙芯2F的逻辑验证和性能测试,本文设计和实现了一套硬件验证平台环境,既能验证处理器流片前的逻辑功能,也能测试处理器流片后的性能指标。实验结果表明,本文设计的硬件验证平台能够有效验证龙芯2F处理器的各项功能和性能指标。     

针对流水冲突的微处理器功能验证程序的自动生成

功能验证是处理器设计中的关键问题，而基于激励向量仿真的方法是功能验证的主流技术，其难点在于如何产生高效的测试程序。研究了针对流水冲突的测试程序的自动生成方法。与常规技术相比，该方法适用于深度流水、指令系统复杂的处理器，具有自动化程度高、针对性强等优点。本文方法已应用于32位RISC处理器的验证中，取得了良好的效果。     

多核处理器事务级模型多视图协同验证环境

随着集成电路工艺持续高速发展,片上处理器核数目呈现指数增长规律,设计复杂程度不断增长,对处理器验证提出了严峻的挑战,至今仍缺乏有效的工具手段。提出了一种多核处理器事务级模型的多视图协同验证方法,将模拟验证、形式验证、应用验证三种不同验证视图,采用统一平台集成为一体化验证环境。从而可在一体化验证环境中,充分发挥多种验证方法综合应用的优势,协同高效完成多核处理器事务级模型验证任务。基于SoCLib事务级建模仿真平台实现了一个具有良好可扩展性的多视图协同验证环境MVIE。初步应用实验结果表明,多视图协同验证和传统单一视图验证方法相比,在模型验证的方便性、完备性、高效性以及模型数据一致性维护等方面,具有明显的优势。     

Codasip采用Imperas技术强化RISC-V处理器验证优势

RISC-V验证解决方案的领导者Imperas Software Ltd.和领先的定制化RISC-V处理器半导体知识产权(IP)内核供应商Codasip联合宣布:Codasip已为其IP设计引入了Imperas参考设计和Imperas DV解决方案。Codasip已在处理器验证方面进行了巨大的投入,以提供业界最高质量的RISC-V处理器。Codasip在其DV测试平台中集成了Imperas黄金参考模型,以确保实现高效的验证流程并能够适应多样化且灵活的功能和选择项,同时可在未来内核产品的整个路线图上进行扩展,以实现对功能质量的严格保障。     

基于模型和库的处理器伪随机激励生成器设计与实现

面对处理器巨大的验证空间,伪随机激励生成器成为处理器研发中必不可少的工具。处理器设计改变尤其是架构和指令集的变化会导致之前的处理器测试集合部分甚至全部失效,验证维护成本巨大。提出一种层次化的、基于模型和库的处理器伪随机激励生成器实现方法,针对处理器设计的特点,基于指令树建模、多维访存地址建模和处理器专家库建模等关键技术重点解决处理器研发中测试集合如何高效重用的难题。实际应用表明,该方法能够很好地适应处理器设计变化,增强处理器激励生成器的易用性和可重用性,测试集合移植重用率可以达到95%以上,显著缩短处理器更新换代时的验证周期。     

面向专用指令集处理器设计的软硬件协同验证

为提高专用指令集处理器设计中的验证效率和覆盖率,将专用指令集处理器的寄存器传输级设计验证与汇编器、指令集模拟器等软件开发工具的测试相结合,提出一种软硬件协同验证方法。该方法按照覆盖率要求由软件自动产生测试程序和数据,将利用汇编器产生的机器指令输入到指令集模拟器和硬件仿真工具分别进行软硬件仿真,通过软硬件仿真结果自动比对得出联合验证结果。实践证明,该方法能够有效提高验证效率和覆盖率,缩短验证周期。     

基于Leon2的安全应用配置方案及验证

安全处理器存在设计耗费资源和设计周期长的问题.针对这些问题,通过应用开放性处理器IP核Leon2的配置方法和ModeISim的仿真功能,提出了快速设计一个支持安全应用的处理器平台的方法.分析了作为安全应用的处理器控制平台的性能要求和Leon2的配置方法,设计了基于安全应用的处理器配置方案,仿真实现了处理器平台的安全应用功能,并通过综合验证了配置方案的可行性.最后结果显示,处理器功能正常,而且运行paranoia程序,验证了处理器数值计算能力.与其他方法相比,该方法具有快速经济的设计流程,且通过修改包程序可配置多种协处理器.     

开源处理器Rocket的异构SoC原型验证设计

针对异构SoC加速器测试软件硬编码固化到BootRom,致使FPGA原型验证周期长的问题,提出了一种软件和硬件分离的原型验证方法.该验证方法仅需要增加指令存储ITCM和UART、SPI基本外设,即可实现对协处理器、独立加速器的FPGA平台验证工作.基于开源处理器Rocket core和开源项 目Si-Five Blocks,以Cordic算法协处理器和快速傅里叶变换独立加速器为例,在FPGA开发板VC707上的实际验证表明,该平台验证方法不仅能够减少SoC综合编译的次数,有利于软硬件问题的定位,而且可以减少CPU读取指令的时间、加快验证速度.     

一种面向微处理器验证的分层随机激励方法*

针对日趋复杂的微处理器功能验证,提出一种基于分层思想的受限随机激励产生方法,通过测试层、场景层、功能层和指令层的多层约束,实现随机激励在不同粒度范围的高度可控性,精炼测试空间,加快验证的收敛速度。采用可配置的功能库,将处理器功能行为单元作为随机激励的构建基础,产生逻辑功能与通信接口结合的随机激励,实现系列处理器的验证复用。CKCore处理器验证的实验结果表明,该方法与受限随机激励相比,在功能覆盖率相同的情况下,激励编写量减少60%;在仿真时间相同的情况下,功能和代码覆盖率分别改善10%和5%以上,有效提高处理器验证的质量和效率。     

一种多核处理器直连接口QoS的设计与验证

多核处理器直接互连构建多路并行系统,一直是提高高性能计算机并行性的主要方式。主要研究多核处理器直连接口的QoS设计,通过直连接口完成跨芯片的Cache一致性报文有效、可靠传输,实现共享主存的SMP系统。详细阐述了直连接口各个协议层的QoS设计的关键技术,基于UVM方法学构建了可重用验证平台,模拟验证了QoS设计的正确性,移植到FPGA原型验证平台,顺利通过了测试。深入研究和实现处理器芯片直连技术,是提升高性能多路服务器的主流方向,具有良好的应用和研究前景。     

Proto-Perf：快速精确的通用处理器原型系统性能评估方法

性能验证及评估是通用处理器设计实现过程中最重要且必须实施的关键步骤之一.高效的通用处理器原型系统性能评估方法不仅可以帮助处理器设计人员在处理器设计阶段尽早地定位性能设计缺陷,而且还可以在设计流片前验证处理器能否达到性能设计预期.然而,对处理器原型系统进行完整的性能测试需要运行较长的时间,这样巨大的时间开销导致设计人员无法及时进行性能设计分析,进而导致处理器原型系统的性能评估成为整个项目的瓶颈.提出了一种快速精确的通用处理器原型系统性能评估方法Proto-Perf.Proto-Perf性能评估方法使用动态程序分析方法和基本块聚合技术抽取测试程序的特征程序片段进行测试,显著地缩短了性能测试时间.实验结果表明,相比于完整运行SPEC CPU2006 REF数据规模测试程序获得的性能数据,使用Proto-Perf测试得到的性能数据的绝对误差平均达到1.53％,其中最高达到7.86％.并且,对于实验中的每个程序,使用Proto-Perf方法进行测试的时间都明显缩短.     

多路系统Cache一致性验证中的错误追踪定位技术

以某国产多路系统的验证为例,基于事务级验证TBV技术,提出并实现了一种可以应用于模拟验证的自动错误追踪定位技术,通过在验证环境中对处理器的特定功能流程、相关各种请求响应、访存地址和数据流等信息进行事务级建模,记录并生成了验证环境运行产生的事务级信息库,基于上述信息实现了错误的自动追踪定位,显著缩短了错误定位时间,提升了多路系统模拟验证的查错效率。同时,基于事务级的模型,也使得验证人员可以在比设计部件更高的层次描述复杂流程的Cache一致性覆盖点,这种事务级维度的覆盖率描述弥补了原有代码覆盖率和功能覆盖率局限于模块和部件级的不足,是对全面性和充分性验证的有益补充。     

面向移动设备的3D图形处理器设计

提出一种面向移动设备的3D图形处理器的设计方法,从图形算法和硬件架构两个层次进行优化.对图形算法进行C语言的仿真模拟,并设计高效的具有并行和流水线结构的图形处理器架构.该架构采用定点的数据通道,拥有一个可编程的顶点处理器和基于像素块的光栅扫描转换模块,降低电路复杂度的同时提高了整体性能.该设计已经在FPGA上验证,并给出了实验结果.实验结果显示该图形处理器结构可以满足移动设备的图形应用要求,具有可行性.     

基于SOPC的网络处理器原型设计

网络处理器是一种支持网络协议高速实现的特殊CPU。首先详细分析了网络处理器的结构、功能以及设计的关键技术，然后提出了采用SOPC(System On Programmable Chip)技术实现网络处理器芯片原型的方案，使用该原型可对网络处理器设计中的各种关键技术进行验证。