SoC顶层验证平台和优化验证方法研究

摘要

随着集成电路技术的快速发展，工艺特征尺寸不断减小，产品的性能不断提高，在单一芯片上实现全部系统功能的SoC设计技术也已经逐渐走向成熟。通过仿真建模实现SoC设计和验证是目前的主流方法，随着SoC设计规模的增加，顶层建模与验证问题日益成为设计者关注的焦点。本文研究了SoC顶层建模与验证的方法以及相关配置环境的实现技术，并对IP有限状态机和SoC有限状态机优化验证问题进行了分析讨论，此外本文还研究了操作级验证方法中功能覆盖率的优化问题。　　本论文首先对如何构建多层次混合语言SoC建模和验证平台进行了讨论，分析了新型建模和验证语言SystemC的使用方法和特点，讨论了其通道建模方法在SoC顶层建模和验证方面的优势。本论文完成了多层次混合语言SoC平台配置环境的构建工作，讨论了平台环境的划分方法及其实现过程。实际仿真结果说明SystemC语言作为一种新型硬件设计语言，在多层次混合语言SoC平台中可以与其他硬件设计语言(HDL)混合使用，进而实现对系统的预设计和预验证。　　本论文对有限状态机验证问题进行了研究。论文使用图论方法首先分析了在IP有限状态机对应的有向图中构建Euler路径的方法及其适用的情况，同时提出了一种使用数学规划方法优化解决该问题方法。该优化方法针对初始结点是出度点的IP有限状态机特点提出并且经过了理论证明。同时对于IP有限状态机验证来说，该优化方法简单实用、易于实现。　　在构建Euler路径对IP有限状态机优化验证问题讨论的基础上，本论文进一步研究了在有限状态机中构建Euler回路的方法及其适用的情况。构造Euler回路的方法适用于初始结点是入度点和平衡点的IP有限状态机，同时该方法也解决了SoC有限状态机优化验证问题。本论文提出了一种利用IP有限状态机优化验证结果来对SoC有限状态机进行优化验证的方法。该优化方法可用于指导SoC设计过程中对IP有限状态机和SoC有限状态机的设计和验证，同时也可以作为分析有限状态机问题的EDA工具的一个组成部分。　　本论文最后通过研究操作级设计和验证方法的技术特点，提出了一种适用于提高操作级功能覆盖率精度的优化方法。该优化方法对于TLM模型的功能覆盖率优化计算针对性强、易于使用。同时该方法适于在操作级SoC设计中可以作为验证策略的组成部分辅助验证工程师设计随机测试集和计算功能覆盖率。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的目的和意义

1.2 SoC建模与验证概述

1.2.1 SoC建模方法概述

1.2.2 SoC验证方法概述

1.3 SoC顶层建模与验证

1.3.1 SoC顶层建模方法

1.3.2 SoC顶层验证方法

1.4论文研究的SoC顶层建模与验证相关问题

1.4.1硬件描述语言和硬件验证语言介绍

1.4.2本论文研究的SoC建模和验证相关问题

1.4.3本论文的创新点

1.5论文结构

第2章多层次混合语言SoC平台设计方法

2.1引言

2.2多层次混合语言SoC平台

2.2.1多层次混合语言SoC平台

2.2.2多层次混合语言SoC平台的发展形势

2.3 SystemC建模和验证方法

2.3.1传统设计流程及SystemC设计流程的特点

2.3.2 SystemC2.0中的通道设计方法

2.3.3 SystemC验证库

2.4平台配置环境

2.4.1 IP目录文档配置环境

2.4.2 SoC流程组织管理环境

2.4.3多层次混合语言SoC平台的仿真实验及问题讨论

2.5本章小结

表

第3章IP有限状态机验证路径优化问题研究

3.1有限状态机验证路径

3.1.1有限状态机验证与功能验证的区别与联系

3.1.2对验证路径的要求及其意义

3.2有限状态机验证的相关问题

3.2.1基本定义及定理

3.2.2有限状态机验证与有向图遍历及重复验证

3.2.3有限状态机的有向图加权

3.2.4 IP有限状态机验证需要研究的问题

3.3 IP有限状态机优化验证方法

3.3.1 IP有限状态机优化验证路径的选择方案

3.3.2构造Euler路径的可行性证明

3.3.3构造的Euler路径需要优化的原因

3.3.4使用Dijkstra算法求最短路径

3.3.5选择矩阵的建立

3.3.6优化问题的分析与解决

3.4 IP有限状态机优化验证路径问题的再讨论

3.5本章小结

第4章SoC有限状态机验证路径优化问题研究

4.1 IP有限状态机验证与SoC有限状态机验证

4.2 SoC有限状态机验证的相关问题

4.2.1面向SoC的IP有限状态机优化验证

4.2.2基本定义

4.2.3 SoC有限状态机验证需要研究的问题

4.3 SoC有限状态机优化验证方法

4.3.1对IP有限状态机优化验证路径的再分析

4.3.2构造Euler回路的可行性证明

4.3.3构造Euler回路及优化处理过程

4.3.4 SoC有限状态机的优化验证

4.4 SoC有限状态机优化验证的再讨论

4.5 SoC有限状态机优化验证路径的程序实现

4.6本章小结

第5章操作级验证的功能覆盖率优化方法

5.1操作级设计验证方法

5.1.1信号级设计方法

5.1.2操作级设计和验证方法

5.2验证覆盖率方法

5.2.1测试计划覆盖率

5.2.2代码覆盖率

5.2.3功能覆盖率

5.2.4验证覆盖率方法的不足

5.3操作级功能覆盖率优化方法

5.3.1功能覆盖率方法

5.3.2操作级功能覆盖率优化方法

5.3.3优化方法的进一步分析

5.3.4优化方法的实验结果和讨论

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间所发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明及哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

致谢

个人简历