分布并行模拟验证平台同步技术研究

论文摘要

高效的系统功能验证能有效地缩短设计周期并降低设计成本,成为系统设计中至关重要的环节。随着大规模集成电路制造工艺的快速发展以及各种应用对系统设计提出的大量新要求,使得数字系统的设计变得日趋复杂。传统的单机验证方法已经难以满足目前系统验证对验证周期、计算资源和存储资源的要求。分布并行模拟验证方法能满足大规模、复杂系统对大量资源的需求并提高模拟验证速度,逐渐成为模拟验证的发展方向,具有良好的应用前景。分布并行模拟验证同步技术主要用于对进行分布并行模拟验证的各个结点进行模拟流程控制,维持各个结点状态的一致性以及保证各个结点之间相应的逻辑关系,因而同步技术是分布并行模拟验证中的关键技术,是实现分布并行模拟验证的前提和基础。本文首先对以CMB和Time Warp算法为代表的两类分布并行模拟同步算法进行了研究,对这两类同步策略在算法基本原理、同步方式和性能等方面进行了简要的对比分析。随后在对分布并行模拟验证平台进行分析和对目前的分布并行模拟同步算法研究的基础上设计了一种基于下一时间步时标的预约式同步算法(TNSA),描述了该算法的主要思想、所需的数据结构和其基本流程,并对该算法主要的开销进行了分析。在设计的TNSA同步算法的基础上通过构建同步机制和通信子系统,采用不同于目前已有同步环境的回调方式实现了应用于分布并行模拟验证平台的同步环境。最后使用代表三种不同应用的千万门级测试模型进行了性能测试,测试结果表明所实现的同步环境能够在消耗较少资源的情况下获得较高的性能加速比,证实了分布并行模拟验证方法在资源需求和加速模拟等方面的优势,并且通过对测试结果进行相应的分析为进一步提高同步环境的性能提供了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 本文研究内容和工作
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 分布并行模拟同步算法研究
• 2.1 分布并行离散事件模拟（PDES）
• 2.2 保守类策略
• 2.2.1 CMB 算法
• 2.2.2 死锁检测与恢复算法
• 2.2.3 保守类时间窗口算法
• 2.3 乐观类策略
• 2.3.1 Time Warp 算法
• 2.3.2 乐观类时间窗口算法
• 2.4 同步策略对比
• 2.5 本章小结
• 第三章 TNSA 同步算法设计
• 3.1 同步算法要求
• 3.2 TNSA 同步算法思想
• 3.3 TNSA 同步算法数据结构和流程
• 3.3.1 TNSA 同步算法数据结构
• 3.3.2 TNSA 同步算法流程
• 3.4 TNSA 同步算法开销分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 同步环境实现
• 4.1 分布并行模拟验证平台结构
• 4.1.1 PLI 接口
• 4.1.2 ModelSim
• 4.2 通信子系统构建
• 4.3 同步机制实现
• 4.3.1 全局变量
• 4.3.2 算法相关函数
• 4.3.3 通信相关函数
• 4.4 本章小结
• 第五章 性能测试与分析
• 5.1 性能测试分析目的
• 5.2 测试方法
• 5.2.1 测试平台
• 5.2.2 测试模型
• 5.2.3 测试方案和指标
• 5.3 测试结果与分析
• sim 模式测试结果与分析'>5.3.1 Local_sim 模式测试结果与分析
• sim1 模式测试结果与分析'>5.3.2 Local_sim1 模式测试结果与分析
• sim 模式测试结果与分析'>5.3.3 Cross_sim 模式测试结果与分析
• 5.5.4 测试结果对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 后续工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果