[發明專利]一種用于處理器算術邏輯單元指令的隨機數驗證方法

有效

• 申請號: 201410635510.6
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104461798B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 寧寧;游軍;許輝勇;宮瑤
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及處理器的離線功能驗證方法，具體為一種用于處理器算術邏輯單元指令的隨機數驗證方法。

背景技術

目前，SoC的設計與應用已經成為IC發展的主要熱點和方向，國內SoC的技術發展迅速，已經成功設計出了一系列的國產SoC芯片，但是國產SoC芯片要想獲得國內業界的認可和推廣應用仍需在功能可靠性方面進行更加深入、全面的測試驗證，尤其需要將處理器指令集的功能驗證放到可靠性驗證工作的第一位。

處理器離線隨機驗證是當前處理器驗證的主流方法，其較高層次的實施方式在系統級驗證層面上具有不可替代的地位，但該方法由于隨機針對性不強，即使通過大量的驗證用例也會導致錯誤覆蓋率不高，同時開發大量的驗證用例也帶來了極大的驗證成本。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種能夠提高隨機驗證效率的用于處理器算術邏輯單元指令的隨機數驗證方法。

本發明通過以下技術方案來實現：

步驟一，基于March算法，根據運算指令操作數長度L和測試工作量，劃分操作數存儲單元的W位/字長度，并選定數據背景；

對W＝2ⁿ位/字的存儲器，取log₂W+1個數據背景，若W≠2ⁿ，取位/字的數據背景，并選擇這組數據背景中的W位；

步驟二，根據March算法原理，對選定的數據背景取反，使選定的數據背景和取反的數據背景共同組成March元素，得到B個March元素序列；

步驟三，使用B個March元素序列，對個操作數單元進行全排列填寫，得到一組個數的備選隨機數集合T＝{Imm₁,…,Imm_N}；

步驟四，根據驗證對象的指令格式，從備選隨機數集合中任意選取R個進行組合，得到M＝N^R個測試隨機數集合C_T＝{[Imm_i1,…,Imm_iR]|i＝1,…,M；Imm_i1,…,Imm_iR∈T}；

步驟五，根據算術邏輯指令結構，將C_T實例化運行得到算術邏輯運算指令代碼，并通過計算得出算術邏輯運算標準結果；

步驟六，將C_T實例化運行得到算術邏輯運算指令代碼與計算得到的算術邏輯運算標準結果通過比較指令進行比較，自動判斷對錯，完成驗證。

所述的March算法選用面向“字”的March C-算法。

所述的March算法通過反復對每個地址進行讀/寫0或1的操作，根據數據背景生成原理，選定的數據背景及其取反數據保證每兩個字節之間的測試碼出現00、01、10、11四種情況至少各一次。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

由于算術邏輯運算實質上是將操作數讀出，計算，然后寫入目標寄存器，其故障發生在讀、算、寫三個環節，但“算”環節發生的故障對于驗證是不可見的，本發明測試用例根據寫入和讀出的關系，有針對性地選取隨機數覆蓋寫入和讀出不一致的故障模式，通過將處理器類比為一個存儲器進行測試，把成熟的存儲器測試方法引入到處理器測試中來，用存儲器的故障模型去覆蓋處理器的錯誤類型，由于算術邏輯運算指令的操作數和運算結果在處理器指令流中的讀取和回寫與處理器對存儲器數據的讀寫傳輸路徑相一致，因此存儲器的故障模型完全可以覆蓋算術邏輯運算指令數據通路上的錯誤，另一方面，除了數據傳輸路徑，算術邏輯運算指令的運算執行部分依然是處理器內部的黑盒，其計算錯誤的模式更加復雜，在隨機驗證中根本無法進行針對性設計，因此將指令的運算執行部分作為存儲器單元，從更高的系統層次進行針對性驗證設計，從而可以無需關注具體的錯誤內容而做到其內部的復雜及未知故障的覆蓋。March算法是比較流行的存儲器測試方法，對固定故障、狀態轉換故障、尋址故障和耦合故障的覆蓋率能夠達到100％。本發明隨機數驗證方法，一方面利用March算法較高的故障覆蓋率提高了隨機數驗證的針對性，另一方面利用其較小的時間復雜度實現了對操作數數量的控制，大大降低了驗證的成本。

進一步的，本發明隨機數驗證方法選用面向“字”的March C-算法，能夠有效的檢測大多數存儲器簡化故障，提高了故障的覆蓋率，并且能夠減少測試的成本。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為本發明生成的操作數及其標準計算結果實例圖；

圖3為本發明生成的算術邏輯運算指令代碼實例圖。