[發明專利]基于內存監視的處理器驗證方法

有效

• 申請號: 200910043921.5
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101615209A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 陳書明;劉勝;李勇;李振濤;陳吉華;楊煥榮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心
• 代理人: 郭 敏

技術領域：本發明涉及對處理器前端寄存器傳輸級RTL(RegisterTransfer?Level)代碼進行功能驗證的方法，尤其指在模擬驗證后期全系統驗證階段進行驗證查錯的方法。?

背景技術：驗證測試是處理器設計中最費時費力卻又必不可少的一個重要階段。驗證測試階段所花費的時間一般占整個處理器從設計到實現總時間的70％以上。受上市時間的約束，迫切需要高效而又快速的驗證方法的出現。?

驗證包括兩個過程：功能驗證和時序驗證。功能驗證有模擬驗證、形式化驗證和FPGA原型驗證等幾種方法。模擬驗證通過對RTL代碼設計加載激勵以檢驗其正確性。形式化驗證為一種采用形式化推理驗證參考設計和修改設計是否等價的方法。FPGA原型驗證是采用專門的仿真軟件快速建立芯片設計的硬件原型并加載到邏輯陣列中，模擬芯片的工作過程，與預期的執行結果進行比對，從而發現錯誤、修正原來的設計。這三種方法各有優勢，互為補充，其中模擬驗證是最基本的驗證方法，在驗證過程中使用最為廣泛。軟件模擬器是處理器的系統級模型，來自于處理器開發公司、開放的源碼或由設計人員自己開發。軟件模擬器模擬速度快，在處理器的模擬驗證階段起著非常重要的作用。?

在處理器的全系統功能驗證階段，驗證人員主要面臨以下幾個問題：1.RTL代碼模擬數據量大，執行過程復雜。大型驗證程序一般要運行1億個周期以上，波形文件在20GB以上，在如此大的執行結果中尋找出錯點比較困難；2.驗證人員對大型的驗證程序算法本身不熟悉或者不完全精通，不能依靠算法本身的流程和執行軌跡來查找錯誤；3.軟件模擬器不一定是由自身開發的，多數商用軟件模擬器也不開源，驗證人員只能通過軟件模擬器得到驗證程序最終的執行結果，不能通過修改或優化軟件模擬器方便地提取所需要的執行信息。?

以上幾個問題導致驗證工作無法快速而有效地展開。傳統的驗證方法分別將某一個驗證程序在軟件模擬器和RTL模擬器上模擬運行。然后比較兩者的執行結果，如果執行結果不相同，則主要依靠驗證人員的經驗和對驗證程序算法的熟悉進行人工分析，查找RTL代碼中存在的錯誤后并修改錯誤，再重新進行模擬。這種方法必須等到RTL代碼模擬完畢之后才能進行結果比較，但RTL代碼的模擬過程是一個非常漫長的階段，很有可能在RTL代碼開始模擬很短一段時間就出錯了，這時剩下的模擬是沒有意義的。并且驗證人員需要在大量的執行節拍中找出出錯點，這既需要驗證人員對驗證程序的了解和精通，也需要靠一定的運氣，因此這種方法不但費時費力，而且查錯效率不高。從現有公開的技術來看，處理器開發的過程一般是采用高級語言(C/C++/System?C等)根據系統規范設計軟件模擬器，然后進行RTL代碼開發，驗證平臺是在此過程中統一開發的。目前還沒有哪種驗證方法能夠在使用不開源的軟件模擬器進行處理器開發的情況下，高效地進行驗證并準確定位RTL代碼中的錯誤。?

?發明內容：本發明要解決的技術問題是：在擁有一個軟件模擬器但沒有其源代碼的條件下，提供一種高效的RTL代碼的驗證方法。在功能模擬驗證階段，由計算機來記錄和查找驗證程序在軟件模擬器和RTL代碼模擬器模擬情況的差異，找到RTL代碼模擬結果的第一個出錯點，以加速驗證的執行。?

本發明的技術方案是：先將驗證程序在軟件模擬器上進行模擬，在模擬的同時監視軟件模擬器中寄存器映射的內存的變化，并對該段內存進行采樣，生成軟件模擬器執行信息。接著在RTL代碼進行模擬的同時，采集RTL執行信息并進行初級檢索，一旦初級檢索發現不匹配，一方面立即暫停RTL代碼的模擬，另一方面通過生成精確同步點和高級檢索，找到RTL級代碼模擬出錯的節拍，修改RTL代碼中的錯誤后進行重新模擬。具體步驟如下：?

第一步，將驗證程序在軟件模擬器上進行模擬，在模擬的同時采用內存監視的方法監視軟件模擬器中寄存器組(記為A₀，A₁，A₂，...A_i...，A_n-1，n為寄存器個數)映射的內存的變化，并對該段內存進行采樣，生成軟件模擬器執行信息。主要分為寄存器定位和信息采集兩個步驟。?