基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)

1、基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng).txt愛(ài)一個(gè)人很難，恨一個(gè)人更難，又愛(ài)又恨的人最難。愛(ài)情永遠(yuǎn)不可能是天平，想在愛(ài)情里幸福就要舍得傷心！有些煩惱是我們憑空虛構(gòu)的，而我們卻把它當(dāng)成真實(shí)去承受?；趀語(yǔ)言的驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展 在目前的集成電路設(shè)計(jì)中，芯片的規(guī)模和復(fù)雜程度正呈指數(shù)增加，為保證所設(shè)計(jì)芯片功能的正確性，需要花費(fèi)比以往更多的時(shí)間和人力，困難度大幅增加 而且，目前的功能驗(yàn)證能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于設(shè)計(jì)能力，功能驗(yàn)證正成為大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的瓶頸 設(shè)計(jì)人員通常需要花費(fèi)50%70%的時(shí)間去驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì) 雖然有形式驗(yàn)證等多種驗(yàn)證方法可供選擇，但是設(shè)計(jì)者還是偏好基于仿真的驗(yàn)證，本文中的驗(yàn)證主要是指仿真

2、為了降低驗(yàn)證的工作量和提高驗(yàn)證的效率，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員采用高級(jí)驗(yàn)證語(yǔ)言(HLV)來(lái)進(jìn)行芯片驗(yàn)證 驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： 1 基于HDL語(yǔ)言的驗(yàn)證 用HDL語(yǔ)言來(lái)建立測(cè)試平臺(tái)和編寫(xiě)測(cè)試向量，將激勵(lì)輸入給設(shè)計(jì)，然后檢查設(shè)計(jì)的輸 出 這種方法的缺點(diǎn)是測(cè)試平臺(tái)和測(cè)試向量的建立和編寫(xiě)非常復(fù)雜和困難，并且驗(yàn)證所需的激勵(lì)難以達(dá)到足夠的覆蓋率 2 面向?qū)ο蟮尿?yàn)證 由于采用HDL語(yǔ)言進(jìn)行驗(yàn)證的局限性，設(shè)計(jì)人員可以使用面向?qū)ο蟮母呒?jí)語(yǔ)言(如C+、Python)來(lái)建立驗(yàn)證環(huán)境和編寫(xiě)激勵(lì) 這種驗(yàn)證方法可以使設(shè)計(jì)人員從比較抽象的設(shè)計(jì)高層，對(duì)設(shè)計(jì)的輸入和輸出進(jìn)行建模，然后通過(guò)驗(yàn)證環(huán)境與仿真器的通信接口，

3、將抽象的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成比特形式的數(shù)據(jù) 這種驗(yàn)證方法大大降低了編寫(xiě)激勵(lì)的工作量，但是驗(yàn)證環(huán)境的建立相對(duì)復(fù)雜，例如驗(yàn)證環(huán)境與仿真器的通信接口等 3 隨機(jī)產(chǎn)生激勵(lì) 由于測(cè)試激勵(lì)編寫(xiě)的工作量非常大，所以設(shè)計(jì)人員逐步采用隨機(jī)產(chǎn)生測(cè)試向量的方法，以減輕編寫(xiě)激勵(lì)的工作量，并提高驗(yàn)證的覆蓋率 但是它的缺點(diǎn)在于，由于激勵(lì)是隨機(jī)產(chǎn)生的，所以給驗(yàn)證結(jié)果的檢查帶來(lái)了一定難度，并且設(shè)計(jì)者不能根據(jù)要驗(yàn)證的設(shè)計(jì)屬性來(lái)產(chǎn)生所需的激勵(lì)，即不能根據(jù)約束來(lái)產(chǎn)生激勵(lì) 4 驗(yàn)證平臺(tái)工具 由于驗(yàn)證環(huán)境的建立過(guò)于復(fù)雜，因此出現(xiàn)了驗(yàn)證平臺(tái)工具，通過(guò)這種工具可以大大減少建立驗(yàn)證環(huán)境的工作量 但是這類驗(yàn)證工具不能使驗(yàn)證人員通過(guò)設(shè)計(jì)的抽象層來(lái)編寫(xiě)

4、激勵(lì)，而且不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)序行為的檢查 驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng) 由于上述驗(yàn)證方法都或多或少具有局限性，所以需要一種完善的驗(yàn)證系統(tǒng) 根據(jù)上節(jié)所述，一種完善的驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)需要具備以下幾個(gè)功能：首先它能夠定義驗(yàn)證計(jì)劃；然后能夠提供接口，用高級(jí)語(yǔ)言從抽象的層次產(chǎn)生基于約束的激勵(lì)；并且能方便高效地建立驗(yàn)證環(huán)境；最后能夠完成設(shè)計(jì)時(shí)序行為的驗(yàn)證和基于斷言的功能覆蓋率的驗(yàn)證 e語(yǔ)言是一種功能強(qiáng)大的驗(yàn)證語(yǔ)言，它可以很好地實(shí)現(xiàn)一個(gè)驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)，如圖1所示 在這個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)中，首先可以根據(jù)驗(yàn)證者的需要，用e語(yǔ)言來(lái)制定一些約束，根據(jù)這些約束來(lái)產(chǎn)生驗(yàn)證需要的激勵(lì) 由于e可以很好地與Verilog和VHDL仿真器通信，因此可以將

5、這些用e語(yǔ)言抽象描述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成比特形式，然后加載給設(shè)計(jì)；再通過(guò)和仿真器的通信，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，并將設(shè)計(jì)的輸出收集起來(lái)，這時(shí)可以將比特形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回e語(yǔ)言的抽象描述，以便于對(duì)設(shè)計(jì)行為與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行檢查 除此之外，e語(yǔ)言還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)序行為的檢查 如果一個(gè)中斷必須在請(qǐng)求后的5個(gè)周期后發(fā)出，可以通過(guò)e語(yǔ)言來(lái)描述這個(gè)設(shè)計(jì)屬性，通過(guò)仿真來(lái)檢查其是否滿足 最后，e語(yǔ)言還可以用來(lái)進(jìn)行基于斷言的功能覆蓋率驗(yàn)證 圖1 驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng) 基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境與仿真器的交互 在具體介紹基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境之前，先介紹一下基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境與仿真器的通信機(jī)理 目前，Cadence公司的工具Specman E

6、lite支持用e語(yǔ)言來(lái)建立驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)，Specman Elite提供可配置、可再使用和可擴(kuò)展的驗(yàn)證組件，這些組件被稱為eVC eVC采用高級(jí)驗(yàn)證語(yǔ)言e編寫(xiě)，能夠產(chǎn)生足夠多的測(cè)試激勵(lì)訊號(hào)，并能對(duì)設(shè)計(jì)行為與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行檢查確認(rèn) eVC可以極大地縮短驗(yàn)證時(shí)間，提高產(chǎn)品品質(zhì) 所以本文將以Specman為例來(lái)介紹基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境與仿真器是如何協(xié)同工作的 Specman和仿真器在仿真的過(guò)程中是兩個(gè)獨(dú)立并行的進(jìn)程，它們通過(guò)通信接口(stubs文件)來(lái)進(jìn)行通信，其結(jié)構(gòu)如圖2所示 圖2 仿真器結(jié)構(gòu) 仿真環(huán)境包含以下各組成部分： Specman：整個(gè)驗(yàn)證環(huán)境是用e語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，其中包括約束、激勵(lì)產(chǎn)生、驅(qū)動(dòng)、

7、檢查、覆蓋率等，所有的e文件都由Specman編譯和仿真 仿真器：Verilog或VHDL仿真器，它通過(guò)stubs文件與Specman進(jìn)行通信 外界庫(kù)：仿真用到的一些模型可能是基于C語(yǔ)言的，e語(yǔ)言可以很好地導(dǎo)入這些模型來(lái)進(jìn)行仿真 設(shè)計(jì)：基于Verilog或VHDL的設(shè)計(jì) 仿真文件：在仿真中可能用到的一些外部模型，如總線功能模型等 頂層：包括設(shè)計(jì)和各種模型的例化和一些驅(qū)動(dòng)輸入或收集輸出的寄存器 Stubs文件：Specman讀入所有的e文件，然后用一個(gè)命令來(lái)生成所需要的Stubs文件，這個(gè)文件在仿真過(guò)程中是由仿真器編譯和仿真的 基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境 基于e語(yǔ)言的驗(yàn)證環(huán)境包括許多組成部分，其基本結(jié)

8、構(gòu)如圖3所示 圖3 基本結(jié)構(gòu) 其中數(shù)據(jù)對(duì)象代表固定格式的測(cè)試向量，如數(shù)據(jù)包、視頻中的一幀數(shù)據(jù)，或CPU的一種指令 激勵(lì)產(chǎn)生 會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象添加一定的約束，隨機(jī)產(chǎn)生基于約束的激勵(lì) 輸入驅(qū)動(dòng)中包括一個(gè)輸入程序，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)輸入給設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，有可能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行重復(fù)多次的輸入 輸出采集中包括一個(gè)采集設(shè)計(jì)輸出的程序，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)對(duì)象定義的形式，然后送到數(shù)據(jù)檢查模塊進(jìn)行檢查 數(shù)據(jù)檢查部分產(chǎn)生所需要的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)收集到的數(shù)據(jù)的程序，并完成數(shù)據(jù)檢查 協(xié)議檢查通過(guò)定義一些時(shí)序上的斷言來(lái)監(jiān)控設(shè)計(jì)的協(xié)議，如果違反了協(xié)議將產(chǎn)生警告或錯(cuò)誤提示 覆蓋率分析會(huì)分析設(shè)計(jì)中的斷言，給出設(shè)計(jì)的功能覆蓋率報(bào)告 Specman提供約束解釋器和通信信道來(lái)進(jìn)行e語(yǔ)言的仿真，界面對(duì)象(interface object)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)對(duì)象驅(qū)動(dòng)給設(shè)計(jì)的界面，系統(tǒng)對(duì)象(system object)包括各種不同的界面對(duì)象 界面對(duì)象和系統(tǒng)對(duì)象根據(jù)每個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)編寫(xiě)，如對(duì)CPU進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)定義輸入給CPU的數(shù)據(jù)對(duì)象(指令格式等)，因此驗(yàn)證環(huán)境不需要隨著設(shè)計(jì)的改變而改變，所以一個(gè)設(shè)計(jì)的環(huán)境是可以重用的 不同的測(cè)試激勵(lì)通過(guò)約束數(shù)據(jù)對(duì)象、界面對(duì)象、系統(tǒng)對(duì)象來(lái)產(chǎn)生 驗(yàn)證環(huán)境的劃分框 圖如圖4所示 圖4 驗(yàn)證環(huán)境的劃分框圖 基于e語(yǔ)言的驗(yàn)