请教CPU的验证方法

vongy · 发表于 2012-4-25 11:09:50

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通过手工写激励的方法去验证，速度慢而且比较难发现隐藏得比较深的BUG。FPGA原型验证速度上会好一些，但可能发现有BUG而不容易定位。
CPU验证有没有像VMM这样一种比较不错的验证平台呢？

free-arm · 发表于 2012-4-25 11:30:49

说起验证方法，我以前想到了一个比较前卫的方法。那就是把DUT（验证目标module）和软核处理器一起放在同一块FPGA内部。让软核处理器来控制DUT的输入和时钟，并收集DUT的输出来分析此次测试是否正确。那么每一次test case都是一段C程序；我们把n个test case连缀在一起，就是一套该DUT的测试流程。这种测试方法比任何服务器高速的仿真都要快，因为可综合的DUT是实时在运行。以后我们稍微修改一下DUT，只需要重新运行一次它的验证嵌入式软件，即可得到是否通过不通过。

举个例子，你在服务器上跑一个DUT验证，测试程序要跑一秒钟，那么服务器可能要跑十来个小时；但是DUT和软核处理器在FPGA里面，排除软核处理器的处理时间，那么可能只需要十来秒钟；这个差别不可以道里计。特别是后期，如果对DUT只是小小的改动，那么这套测试系统做回归测试，只要几分钟就确保OK。

这个思想理念是太前卫了。把做验证的人员由软件人员变成了嵌入式软件开发人员，所以只是说说而已。

vongy · 发表于 2012-4-25 11:41:00

恩，这的确是一个不错的方法，有些Emulator的意思。
但是这样适合已经有硬体GOLDEN的情况，如果没有硬体的GOLDEN就需要另想办法。
很早之前有测试过6502，遇到一个非常难于发现的BUG，IRQn在某一条指令的特定时钟周期拉下去的时候就会导致错误，这种BUG隐藏得比较深，可能透过普通的验证或看看代码覆盖率都难于发现，有时候也难于把2^n种情况都验证完全。

free-arm · 发表于 2012-4-25 12:31:16

对于golden程序，软核处理器本来就吃C程序的，这个根本不是问题。如果生成golden吃力，完全可以生成ROM数据，软核处理器直接取来比对。
这种方法的最大好处在于迅速的暴露bug的隐藏点。我们知道，验证到最后，几乎都是穷举，如果使用仿真软件vcs\ncverilog搞穷举，那个时间开销太大了。使用FPGA来穷举，时间上绝对节省太多。
如果穷举不是问题，那么验证测试会让bug尽快暴露的。

free-arm · 发表于 2012-4-25 12:50:23

如果再加上一个嵌入式操作系统，那就更加绝了。所以说不定以后，FPGA+软核处理器+嵌入式系统成为数字电路设计验证的一套解决方案了。

vongy · 发表于 2012-4-25 14:59:21

才明白版主的意思，不需要为DUT单独写一个功能一模一样的GOLDEN模型，而是用两个不同的CPU（其中一个是软核处理器），来比对同一段C程序的执行结果，一般结果对了就说明DUT没有问题，是个非常不错的方法！

free-arm · 发表于 2012-4-25 15:23:22

回复 6# vongy

不是这个意思，我指的是软核处理器+c程序控制一切。这个一切包括：启动对DUT的输入，对DUT给出正确的时序和数据；收集DUT的输出数据；判断DUT的输出是否满足golden的要求，这个golden既可以是C程序产生的，也可以是bin数据，软核处理器只负责比对。

比如有一个FFT的IP核。我们把FFT的IP核和软核处理器一起放入FPGA内部，然后穷举生成数据，通过FFT IP核的输入灌入，在FFT计算好了以后，把FFT变换的结果暂存入某块RAM内。软核处理器就用输入数据，用C程序的函数计算一个结果，这个结果和FFT IP核的输出结果比较，如果正确，就表明这次验证OK。

就算FPGA只跑20 MHz，和一个2GMHz CPU的服务器跑vcs/ncverilog，两者比较起来，FPGA也会是飞速。

tbb2009 · 发表于 2012-4-26 00:05:39

这就是一个hardware emulation的过程，也是verification的一步，但还是无法代替simulation. simulation的好处是在coding阶段，就可以开始verification，而且还很容易发现bug和trace bug，虽然速度方面有些限制，而且和实际的状况比起来比较理想。在楼主设想的方法里面，如果发现DUT的结果和软核软件运算出来的不同，如果定位bug呢？

free-arm · 发表于 2012-4-26 09:51:00

回复 8# tbb2009

和一般的hardware emulation不同的是，你不需要信号发生器，不需要逻辑分析仪。和DUT一下进入FPGA的软核处理器，通过C程序搞定这一切了。传统的hardware emulation需要PC来控制专用的电路板，费用不菲，一旦定制，新增加功能很难改变。现在，如果让软核处理器+C程序，那么改变就非常灵活了，而且实现起来，也将节省大量的硬件费用。

它当然不能取代simulation。要注意到软核处理器只是操作DUT的顶层，DUT里面的大大小小的信号，软核处理器是无法采集和改变的——除非你把它引入顶层，留给软核处理器使用。因此，这种方法最大的优点是快捷迅速，改变灵活。我们只要编好了C程序，C程序对DUT进行密集式的轰击。DUT经过这番轰击，总会把bug暴露出来，那么我们找到了可能发生bug的地方，再通过simulation对相关内部信号的观察，就可以确定bug，来修正了。

所以如果DUT成熟了，或者小的改动要进行回归测试，那么这种方法会发挥它最大的效率。

lxing_1988 · 发表于 2012-4-26 17:53:50

如果用SVA呢（systemverilog assertions），我们在写verilog代码的时候，就给每一条指令实现的功能，赋予一条属性，这样，在代码仿真的时候，就可以快速准确的定位出错的地点。
这种设计即验证的方法貌似也比较新吧～～～

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