多核处理器事务级模型多视图协同验证方法研究与实现

摘要

信息技术的不断发展，尤其是大数据时代的到来，需要计算机提供更加强大的数据处理能力。集成电路工艺的进步，使片上处理器的多核架构成为主流，但设计验证问题却日趋严峻。统计数据表明，当前验证工作已达整个设计工作的70％左右，设计缺陷分布中功能缺陷往往超过60%。传统验证技术主要集中在寄存器传输级（Register Transfer L evel，RTL）和门级，因而验证效率低，扩展性差。电子系统级（Electronic System Leve l，ESL）设计方法将设计层次从寄存器传输级转移到更高的抽象层次，使验证工作能够在系统设计的早期进行，便于及早发现功能错误，从而显著提高多核处理器设计的功能验证效率和质量。
　　事务级建模（Transaction Level Modeling，TLM）是RTL与系统级的中间层次，遵循计算与通讯分离、时序与行为分离的理念进行设计，隐藏了不必要的计算和通信细节，因而模型的可读性更强，规模也比低层小得多，可以在设计早期进行体系结构探索、软硬件协同验证和系统级功能验证。多核处理器常用的事务级验证方法通常是分开单独使用，由于缺乏统一的集成应用环境，使用不方便，影响验证效率。本文针对当前多核处理器事务级验证环境的不足，研究多核处理器事务级协同验证方法和集成验证环境问题，完成的主要工作和取得的主要研究成果如下：
　　1)提出一种多核处理器事务级多视图协同验证方法。该方法与传统的多种验证技术分开单独应用不同，通过划分多核处理器事务级模型的验证任务，将模拟验证、形式验证（半形式验证）、应用验证看作针对同一多核处理器事务级模型的三个不同验证视图，每个验证视图综合利用业界先进的验证工具，每类任务在相应验证视图下完成。通过设计多视图协同验证方法流程和集成平台构建方案，实现验证数据共享和多视图协同验证，从而实现多核处理器事务级建模验证一体化。与传统验证方法相比，可有效提高多核处理器事务级验证的功能验证覆盖率，加快验证进程。
　　2）提出了一种基于开放的多核事务级建模仿真平台 SoCLib和SystenC库构建的多核处理器多视图协同验证环境系统架构。将多视图协同验证环境架构分为四个层次，基础层和工具层是环境运行基础，系统层和应用层是环境运行主体。用户通过应用层使用建模和验证工具，系统层控制验证视图切换、验证工具选择、验证数据生成和管理，工具层集成相关验证工具，基础层提供基础类库、IP库和运行环境。该系统架构可有效支持基于IP重用的多核处理器事务级快速建模和多视图协同验证。
　　3）根据所提出的多视图协同验证环境系统架构，设计实现了一个多视图协同验证环境原型MVIE。MVIE以SystemC库和SoCLib平台为基础，使用Qt5开发统一的系统交互界面；使用XML工程配置文件和软件界面控制方法实现多视图的协同控制；使用XM L Sc he ma规范多视图验证数据描述，通过XML验证数据集实现验证数据的共享和有效管理；采用目录管理、外部调用等技术方法实现多工具集成和共享库管理。实验结果表明，多视图协同验证环境原型MVIE能够实现多视图灵活切换，免除了传统单视图验证时转换验证环境的繁琐过程，实现了多核处理器事务级建模验证的一体化，能有效加快多视图协同验证进程，试用效果良好。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 相关研究现状

1.3 论文主要研究工作及创新点

1.4 论文组织结构

1.5 本章小结

第二章 多核处理器事务级多视图协同验证方法研究

2.1 多核处理器功能验证方法介绍

2.2 多核处理器事务级多视图协同验证方法概述

2.3 事务级多视图协同验证方法流程

2.4 本章小结

第三章 事务级多视图协同验证环境方案设计

3.1 多视图协同验证环境的系统架构

3.2 各视图的技术构成

3.3 多视图协同验证环境集成关键技术

3.4 本章小结

第四章 基于SoCLib的多视图协同验证环境

4.1 SoCLib平台介绍

4.2 基于SoCLib平台的多核事务级建模仿真

4.3 基于SoCLib平台的多视图协同验证

4.4 本章小结

第五章 多视图协同验证环境软件平台MVIE的实现

5.1 MVIE软件平台系统架构

5.2 MVIE软件平台的关键技术

5.3 MVIE软件平台的使用

5.4 MVIE软件平台使用综合实例

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要工作

6.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

附录A 缩略语