[發明專利]一種基于RISCV的隨機指令生成平臺及方法

有效

• 申請號: 202011542820.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112559045B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 匡正陽;桂江華;楊亮;董利;韓賽飛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F9/38
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

1.一種基于RISCV的隨機指令生成平臺，能夠生成隨機化指令進行驗證，其特征在于，該生成平臺包括：

指令生成器模塊，用于初始化平臺，添加約束并隨機、拼接形成指令，將生成的指令輸入DUT中；

指令模擬器模塊，用于讀取指令，將指令解碼，然后執行指令；

比較器模塊，比較DUT與指令模擬器模塊輸出的結果；

所述指令生成器模塊包括初始化單元、指令約束單元和指令拼接單元；

所述指令模擬器模塊包括指令讀取單元、指令解碼單元和指令執行單元；

所述指令約束單元包含基于RISCV指令規則約束和基于流水線的規則約束；

所述指令拼接單元包括單條指令拼接模塊和程序拼接模塊，分別根據RISCV指令生成規則和RISCV程序規則生成指令和程序；

指令生成器模塊將根據權重生成不同數量的main函數指令，子函數指令，中斷處理函數指令，程序初始化指令，指令拼接單元根據完整的程序生成規則拼接形成一個能運行的完整程序；

指令約束單元包含基類baseic.sv、歷史寄存器類history_reg.sv、SV類庫，其中基類baseic.sv包含R型指令、I型指令、S型指令、B型指令、U型指令、J型指令、constr_file類、generator類和global_define類；

指令約束單元分為約束模塊和控制模塊，其中基類baseic.sv定義了所有指令的基類，包含了RISCV的所有基本指令，所有子類繼承于基類，包含了約束的一般場景；

在隨機化指令時，首先對R型指令、I型指令、S型指令、B型指令、U型指令、J型指令六種基本指令進行約束并隨機，配置調整六種指令的權重、數量，其次對每種指令的寄存器、操作碼、功能碼的數量、權重進行約束并隨機化，生成隨機指令；

R型指令包含寄存器241，操作碼242和功能碼243三種類型，I型指令包含寄存器251、操作碼252、功能碼253和立即數254四種類型，S型指令包含寄存器261、操作碼262、功能碼263和立即數264四種類型，B型指令包含寄存器271、操作碼272、功能碼273和立即數274四種類型，U型指令包含操作碼281、寄存器282和立即數283三種類型，J型指令包含操作碼291、寄存器292和立即數293三種類型，每種類型的數量，長度都根據對應的RISCV指令類型進行約束；

通過歷史寄存器類history_reg.sv記錄每一指令周期用到的寄存器，為解決流水線中的復雜問題做準備；通過SV類庫調用SV類庫，對基類進行約束；通過constr_file類讀取RISCV指令的約束信息；通過generator類產生激勵，例化子類的句柄，根據約束條件產生對應的隨機結果；通過global_define類進行全局參數的設置，進行各種宏定義。

2.一種包含權利要求 1所述的隨機指令生成平臺的實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、搭建基于UVM的隨機指令生成平臺，在generate類中生成隨機指令；

步驟2、指令生成器模塊將指令進行分類；

步驟3、指令生成 器模塊根據指令布局生成操作碼、操作數、格式類型；

步驟4、指令生成器模塊根據RISCV指令規則拼接形成合法指令；

步驟5、指令生成器模塊構建具體場景，根據程序規則拼接步驟4中生成的RISCV指令形成合法程序。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2中的指令進行分類時，具體包括ALU指令、分支跳轉指令、存儲指令、控制指令和浮點運算指令。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟5中的具體場景，程序規則遵循流水線中存在的結構相關沖突，具體的包括ALU沖突、訪存沖突、數據相關沖突和轉移指令沖突。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟5中的程序規則，具體包括約束乘除法之間周期、約束取指指令與取操作數指令之間的周期、約束取操作數與寫寄存器之間周期和構建包含循環的完整程序的方式。