基于仿真的系统芯片功能验证技术研究

论文摘要

验证已成为系统芯片（SoC）设计所面临的重大挑战,形式验证所能验证的电路规模远远不能满足设计需要,基于仿真的验证方法一直占统治地位。课题主要研究基于仿真的SoC验证技术。首先,提出并实现一种向量自动生成算法——“基于遗传算法和覆盖率驱动的Verilog RTL功能验证向量自动生成算法”。反馈覆盖率信息构建闭环系统,采用遗传算法根据覆盖率模型分析覆盖率信息自动生成验证向量。然后,提出并实现一种故障模型——“Verilog RTL域故障模型”。域故障模型准确全面地反映导致域错误的原因,域覆盖率衡量验证工作的充分性,域测试点选择策略快速生成域测试所需测试点。接着,实现基于C参考模型和SVA（System Verilog Assertion）的功能检查方法。最后,提出并实现一种SoC芯片级快速验证方法——“基于C建模的SoC芯片级验证方法”。针对ARM处理器构建AMBA周期精确模型,总线设备周期精确模型可由Verilog RTL生成,快速进行周期精确的芯片级验证。以Garfield系列系统芯片1验证为平台。模块级验证过程中采用基于遗传算法和覆盖率驱动的验证向量自动生成算法生成验证向量,数据表明,相对手写和随机生成验证向量方法本方法能减少验证向量开发时间,并达到更高的覆盖率;采用域覆盖率衡量模块级验证工作的充分型,结果表明这种覆盖率相对于行覆盖率和路径覆盖率更能准确衡量验证工作的充分性和发现验证漏洞;模块级验证过程中采用C参考模型与SVA检查DUV（Design Under Verification）的响应是否和功能定义一致,结果表明该方法能减少调试时间,提高验证质量。模块验证达到所需要的域和功能覆盖率后,SoC验证重点转向芯片级（Chip-Level）验证,采用基于C建模的SoC芯片级验证方法验证整个芯片功能,数据结果表明该方法比传统的RTL仿真速度提高了20倍以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 表格索引
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 验证方法概述
• 1.2.1 形式验证
• 1.2.2 仿真验证
• 1.2.3 FPGA 验证
• 1.3 相关研究
• 1.3.1 验证向量生成
• 1.3.2 覆盖率模型
• 1.3.3 DUV 功能检查
• 1.3.4 SoC 芯片级验证
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 论文创新点及研究成果
• 1.6 论文结构
• 第二章 覆盖率驱动的向量自动生成算法
• 2.1 引言
• 2.2 覆盖率驱动的验证向量生成
• 2.2.1 遗传算法
• 2.2.2 覆盖率驱动的验证向量生成算法思想
• 2.3 基于遗传算法的验证向量自动生成
• 2.3.1 编码方法
• 2.3.2 Fitness 函数
• 2.3.3 参数选取
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 MMA 结构功能介绍
• 2.4.2 MMA 验证结果
• 2.5 本章小节
• 第三章 域故障模型和域覆盖率
• 3.1 引言
• 3.2 域故障模型
• 3.2.1 域故障术语
• 3.2.2 域故障模型
• 3.3 测试点生成策略
• 3.3.1 路径条件（path condition）
• 3.3.2 测试点生成策略
• 3.4 域覆盖率
• 3.5 实验结果
• 3.6 本章小节
• 第四章 基于参考模型与断言的功能检查方法
• 4.1 基于参考模型的功能检查方法
• 4.1.1 相关研究
• 4.1.2 MPEG-4 视频解码电路
• 4.1.3 基于C 参考模型的功能验证技术
• 4.1.4 结论
• 4.2 基于断言的功能检查
• 4.2.1 断言验证介绍
• 4.2.2 SVA 的自动插入
• 4.2.3 实验结果
• 4.3 本章小节
• 第五章 基于 C 建模的 SOC 芯片级验证
• 5.1 引言
• 5.1.1 软硬件协同验证的一般方法
• 5.1.2 相关研究
• 5.2 基于C 语言建模的芯片级验证
• 5.2.1 基于ARM 处理器的SoC 芯片级验证平台构架
• 5.2.2 ARMulator 与硬件模型间的接口
• 5.2.3 AMBA 仿真模型
• 5.3 应用实例
• 5.4 本章小节
• 第六章 GARFIELD 系列 SOC 验证实例
• 6.1 引言
• 6.1.1 Garfield 主要技术特点
• 6.1.2 Garfield 结构
• 6.1.3 Garfield 系列芯片验证方案
• 6.2 模块验证
• 6.2.1 E 验证语言
• 6.2.2 Specman 平台简介
• 6.2.3 AHB eVC 介绍
• 6.2.4 LCDC 模块验证
• 6.2.5 Domain 覆盖率
• 6.3 芯片级验证
• 6.4 本章小节
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 在博士学习阶段获得的研究成果
• 已发表录用论文
• 参加学术会议
• 参与研究的项目
• 获奖情况
• 参加设计的芯片
• 参考文献