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。     

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。     

面向异构多核处理器的FPGA验证

随着处理器架构的发展,高性能异构多核处理器不断涌现.由于高性能异构多核处理器的设计十分复杂,为了降低设计风险,缩短验证周期,提前进行软件开发,复现硅后问题等,通常需要搭建现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)的原型验证平台,并基于FPGA平台开展种类繁多,功能各异的软硬协同验证和调试工作.提出的基于同构FPGA平台对异构多核高性能处理器的FPGA调试、验证方法,有效地利用了异构多核处理器的架构特征,同构FPGA的对称特点,以层次化的方法自顶向下划分FPGA,自底向上构建FPGA平台.结合差速桥、自适应延迟调节、内嵌的虚拟逻辑分析仪(virtual logic analyzer, VLA)等技术可快速完成FPGA平台的点亮(bring-up)和部署.所提出的多核互补,核间替换模拟的调试SHELL等方法可以快速完整地对目标高性能异构多核处理器进行FPGA验证.通过该FPGA原型验证平台,成功地完成了硅前验证,软硬件协同开发和测试,硅后问题复现工作,并为下一代处理器架构设计提供了快速的硬件平台.     

JTAG调试器的功能模拟与验证

为满足处理器中JTAG控制逻辑的功能验证需求,本文提出一种基于指令集模拟器的软硬件协同验证方案,通过考察JTAG调试器的功能正确性,间接实现对JTAG控制逻辑的验证。对调试器功能进行了合理的抽象,分析了对指令集模拟器仿真精度的要求并给出了适用的时钟模型。在Linux下实现该验证系统,实际应用证明该方案能够满足JTAG控制逻辑功能验证的需求,并且也是对处理器内核验证的一种补充。     

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。     

ECC专用指令处理器软硬件协同设计

提出了一种专用指令处理器的软硬件协同设计方法,该方法可以在设计的早期阶段对处理器进行系统探索和验证.根据椭圆曲线密码算法的特点,并按照专用指令处理器的设计原则,以椭圆曲线密码运算基本操作及运算存储特性为基础,设计了超长指令字ECC专用指令处理器的指令集结构模型.根据处理器的指令集结构模型,以指令模拟器为基础,搭建了处理器的软硬件协同验证平台,从系统设计、RTL描述和FPGA硬件原型3个不同层次对处理器进行了验证.     

星载可重构计算机硬件验证平台设计

随着片上系统SoPC设计技术与大规模可编程逻辑器件的发展，嵌入式处理器在可编程器件上的实现得到了广泛的应用。介绍了一款基于VirtexⅡ XC2V3000的星载可重构计算机硬件验证平台的设计。在介绍该处理器内部结构的基础上，详细给出了硬件原理图和PCB布局布线的设计，并且阐述了硬件平台搭建完成后的测试和验证的步骤。此设计对于类似的嵌入式处理器的硬件设计具有一定的借鉴作用。     

基于AHB总线的RISC-V微处理器设计与实现

在嵌入式应用中,为了满足小面积低功耗的设计需求,设计了一种支持RISC-V指令集架构的微处理器,系统采用2级流水结构,实现了RV32IMAC指令集。处理器采用AHB总线作为片上互连总线,可方便调用外部IP核进行功能拓展。在VCS环境下验证了该微处理器的逻辑功能,仿真结果表明该微处理器能够正常稳定运行。在面积、功耗和性能等方面与蜂鸟E203处理器以及ARM Cortex-M系列处理器进行了对比,该设计比蜂鸟E203处理器面积小了6%,功耗和性能上与Cortex-M0处理器相当。分析结果表明该处理器较适合在小面积、低功耗的嵌入式应用领域进行开发。     

基于SOPC技术的嵌入式PLC虚拟机设计

设计了一种新型的基于可编程片上系统(SOPC)技术的嵌入式可编程逻辑控制器.介绍了嵌入式PLC的总体结构,并且对核心部分PLC虚拟机的实现分别从硬件和软件两个方面进行了详细阐述,其中运用NiosⅡ软核作为处理器,μC/OS-Ⅱ实时操作系统作为虚拟机运行平台,实现了逻辑控制器的实时控制功能.系统以现场可编程门阵列(field programmable gataarray,FPGA)为平台开发的逻辑控制器简化了平台硬件结构,具有开放、使用方便、可自定义外设和本身结构紧凑等特点,可以灵活的实现定制应用.     

基于ARINC 659的FPGA原型验证平台的构建与实现

依据ARINC 659协议的芯片设计中复杂功能逻辑的验证需求,提出了一款用于验证ARINC 659芯片逻辑功能的FPGA验证平台,全面论述了ARINC 659验证平台的构建以及ARINC 659芯片FPGA原型验证的全过程.实验结果表明,该验证平台能较为充分,全面地验证ARINC 659芯片的逻辑功能,提高了验证效率,缩短了芯片开发中的验证周期.     

系统芯片验证平台设计

使用验证平台可以提高验证效率,传统的验证平台是针对特定的待验证模块设计的,不同的设计需要开发不同的验证平台.验证平台的开发既浪费时间,又很难保证验证平台本身100%正确.文中提出了一种系统芯片验证平台开发方法,按该方法开发出的验证平台具有高可重用性、可扩展性、可升级性、可维护性和自动化等功能,提高了验证平台的开发效率,从而提高了验证效率.     

FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法

设计了一种基于FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法,介绍了此FPGA验证软硬件平台及软硬件协同验证架构,讨论和分析了利用FPGA软硬件协同系统验证SoC系统的过程和方法.利用此软硬件协同验证技术方法,验证了SoC系统、DSP指令、硬件IP等.实验证明,此FPGA验证平台能够验证SoC设计,提高了设计效率.     

嵌入式微处理器的软硬件协同验证

软硬件协同验证是解决系统芯片验证的关键技术：模型驱动的软硬件协同验证方法是一种新颖的嵌入式微处理器的验证方法,其主要部分包括基于真实的验证平台、验证向量的自动生成器、验证结果的分析和比较器。该验证方法可实现嵌入式微处理器的完备验证,且基于该方法实现的验证平台可很容易地转化为系统芯片的设计及验证平台。     

SV DPI技术在FPGA仿真验证的应用探讨

SystemVerilog作为近年来逐渐流行的FPGA验证语言,包含了丰富的验证特性：DPI、断言技术、功能覆盖率等,其中DPI接口技术可以帮助验证工程师在验证平台中实现对C或C++的调用,验证工程师可以通过编写C函数来实现复杂激励模型设计,同时也为进行复杂算法的FPGA设计的仿真验证提供了新的验证思路。本文提出一种基于DPI接口的FPGA仿真验证方法,实验表明：利用该方法搭建的仿真验证平台相对于传统的纯verilog验证平台,具有更高的仿真效率和验证的灵活性。该验证方法为算法级FPGA设计的确认测试提供了新的验证思路。     

一种可重用的验证平台结构

传统的验证方法学已经不能满足SoC验证的需求,现在通常使用验证平台来提高验证的质量。SoC的设计实际上是IP的集成设计,因此需要建立两个验证平台：IP单独验证平台和SoC集成验证平台。为了减少验证时间,提高验证质量,最有效的办法是使这两个验证平台统一,即IP单独验证平台的部分元件甚至全部元件可以直接被SoC集成验证平台重用。文中提出的验证平台结构,可以直接使IP单独验证平台的部分元件,如激励、驱动、监视器、脚本等可以直接为SoC集成验证平台所重用。     

基于DPI-C的脉动阵列模块验证平台

针对卷积神经网络加速器中有关于脉动阵列模块的验证,提出并实现了一种基于直接编程接口C（DPI-C,Direct Programming Interface C）程序的验证平台,采用内嵌DPI-C程序并利用通用验证方法学（UVM,Universal Verification Methodology）满足脉动阵列模块中的浮点数乘加运算的验证需求。实验利用了SystemVerilog中的DPI接口技术,在验证平台中实现对C或C++代码的调用,通过编写C函数来实现复杂的参考模型,浮点数乘加运算便是利用C代码编写的。验证平台的整体结构是根据UVM来设计的,其中包括激励的设计、参考模型的编写、数据校对等组件,整个验证平台高效、简洁。此平台已经应用于人工智能芯片的验证工作中,编写的测试用例可以对脉动阵列进行充分验证,覆盖率达到了100%。验证平台可以保证脉动阵列验证的全面性、高效性并且调试纠错简单方便,同时还实现了UVM环境和测试用例的重用。     

一款多核处理器FPGA验证平台的设计与实现

高性能处理器设计日趋复杂,为了缩短验证周期,降低研制风险通常需要在流片之前进行基于现场可编程门阵列(field programmable gate-array, FPGA)原型验证平台的软硬件协同验证.随着处理器多核化的发展,FPGA原型验证平台的实现变得越来越具有挑战性.介绍了一款高性能多核微处理器FPGA验证平台的设计与实现方法,详细阐述了该FPGA验证平台采用的母板/子板总体架构、分片策略、时分复用实现技术及I/O接口实现方法.该平台具有良好的可扩展性,能够方便灵活地实现目标芯片在各种规模和配置下的FPGA验证,用于在流片前对目标芯片进行功能正确性验证和性能评估.经过该FPGA平台验证的目标芯片,首次流片返回的芯片能成功运行操作系统和各种应用程序,实现了一次流片成功的目标.最后对该FPGA验证平台的应用前景进行了分析总结.     

基于System Verilog的可重用验证平台

采用System Verilog语言设计了一种具有层次化结构的可重用验证平台,该平台能够产生各种随机、定向、错误测试向量,并提供功能覆盖率计算。将验证平台在Synopsys公司的VCS仿真工具上运行,并应用到包交换芯片的仿真验证中。仿真结果显示,新设计的验证平台能通过修改随机信号约束条件和产生随机信号的权重值,使芯片的功能覆盖率达到100%。     

支持多抽象层次设计的验证平台

验证是集成电路设计过程中极其重要的环节,占用了整个设计流程60%以上的时间。大规模集成电路的设计复杂度使分层次的设计成为必然,为各个抽象层次模型分别开发验证平台会浪费大量的时间。基于混合仿真的支持多抽象层次设计的验证平台可以有效缩短设计的验证时间。验证平台功能完善,可配置性强,用户只需添加激励和简单的配置,即可实现针对特定设计的验证环境,由此可以极大提高验证的效率和质量,具有广泛的应用空间。     

32位RISC微处理器FPGA验证平台设计与实现

微处理器的验证工作是一项复杂而重要的工作。针对传统的FPGA验证在板级验证过程中存在不能快速定位错误和调试方法单一等问题,同时结合“龙腾R2”微处理器的验证需求,设计了“龙腾R2”微处理器的FPGA验证平台,在该验证平台上成功进行了指令和VxWorks操作系统的测试。实践表明该验证平台大大缩短了验证周期,整个验证平台原理清晰,结构简单,扩展灵活、方便。