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验证方法学必须跟上复杂IP的发展

上网日期: 2007年10月31日 ?? 作者: Roger Witlox, Ronald Heijmans, Chris Wieckardt ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:验证方法学? 内核? 覆盖率?

如今,IP核的验证越来越复杂,而且非常耗时,特别是像CPU、浮点运算单元、数字信号处理器这类的处理器内核。目前在性能上显著强过前代处理器的这些新型嵌入式矢量处理器的设计和验证方面存在艰巨的挑战。恩智浦半导体公司的Adelante VD3204x嵌入式矢量DSP系列器件就是这样的处理器。

为了在DSP-IC上改进DSP技术的质量,恩智浦半导体(其前身为飞利浦半导体)的一个部门将验证方面的经验转换成了推进验证工艺发展的工具和技术。后续章节将分享这些经验。

创建新的验证解决方案

恩智浦公司的嵌入式矢量处理器内核以超长指令字(VLIW)架构为基础,支持高并行度的标量和矢量操作,目标是各种多标准的通信技术,如3G-3.5G、WLAN和数字视频广播(手机电视)等。于是,在验证过程中需要测试许多边界条件将成为一个前提条件(pre-condition)。冒着陈述事实的风险,DSP技术的用户可以依赖于接收具有最高质量的健壮内核,因此他们能够将精力全部集中到SoC设计上。

在目前DSP架构的复杂性下,采用随机生成测试并且只有少量功能覆盖点的传统方案已经过时。因此,从计划到收敛(plan-to-closure)的完整方法将选用覆盖率驱动的随机约束验证架构。为了做到这一点,我们将贯彻Cadence公司的plan-to-closure方法学,包括该公司的Specman Elite测试平台自动解决方案和验证管理平台。

计划的利用

选用的方法要求采用可执行的验证计划(vPlan)作为旧式基于纸张的测试计划的替代方案。其中心思想是在过程早期就确定验证和覆盖率目标,然后贯穿项目的整个过程,并按设立的目标报告进度。vPlan业已证明是非常好用的,它不仅可以用来验证独立的功能块,还能将这些功能块集成到一个主要的子单元或完整的芯片中。

计划阶段判断需要验证的特定功能,包括边界案例。这一过程是在测试台中编写功能覆盖代码(采用e语言),用以判断与每个功能覆盖点相关的特性。

在整个验证过程中产生的报告指明了被覆盖(和尚未覆盖)的点。针对每种情况,覆盖率参数都将被返回给原始的vPlan。

多级验证策略

为了避免研发过程中的依赖性,可以选用多级验证策略,该策略专门将内核验证与其他的DSP子系统(DSS)分隔开。在e语言中,总线功能模型(BFM)是专门为了内核开发的。BFM具有DSS验证所需的足够功能,可以与RTL代码和内核自身的验证同时产生。通过运行实际的软件,最后的验证阶段重点将放在RTL内核和其它DSS部件的集成上。

内核的验证

为了在验证内核之前验证基本的功能,RTL设计师通过激励输入并检查输出的方式对一些单独的功能区进行基本的测试。这种方法主要用于接口功能模块。大多数独立功能块是利用内核测试环境的一个子集进行测试的。

完整内核的独立验证广泛地依赖于指令集仿真器(ISS),它是Adelante软件开发套件(SDK)中的一个组件。ISS包括全部寄存器的管线执行周期精度,这些寄存器是在DSP的指令集架构(ISA)中定义的。这意味着在每一个执行周期的末尾,这些寄存器的状态与RTL中相应寄存器是精确匹配的。逐个周期地比较ISS和RTL寄存器的状态是内核验证中使用的最重要的方法。

如图1所描述的那样,所有的内核测试是随着程序在DSP核上的运行来实现的。程序可通过测试生成器创建,用的是e语言,它能产生一序列的指令去试图用不同的操作数来执行所有不同的DSP矢量和标量运算。

图1.内核验证流程利用e编写的组件链接RTL和ISS仿真。
图1.内核验证流程利用e编写的组件链接RTL和ISS仿真。

针对测试生成的约束(也用e表达)被分为如下两类:

1. 捕获有关DSP指令集基本规则的“硬“约束,例如哪些运算可以并行执行。

2. 指明被测子单元中的子单元和运算的“测试”约束。

多路测试功能允许我们在仿真服务器阵列上并行执行任务,从而减少了每次回归运行的总时间。测试生成阶段的输出是一个程序映像,可以直接下载到DSP的程序存储器中,并在RTL仿真中执行。

尽管硬约束能够捕获绝大部分依赖于结构的问题,但在执行的不同阶段多指令间还会偶尔出现许多微妙的资源冲突。与试图利用约束捕获所有这些规则相反,可以利用ISS及其详细的指令集架构模型。


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