形式验证在数据路径验证中的应用研究
这是一篇关于形式验证,数据路径验证,VC Formal DPV,应用模型,UVM的论文, 主要内容为随着集成电路技术的发展,芯片的设计越来越复杂,芯片验证的难度也越来越大,其中最花费时间的是功能验证。在常见的CPU、GPU、Al等芯片中包含了很多的数据计算单元,对这些计算单元数据路径正确性的验证属于芯片功能验证的一种。历史上多次出现由于数据路径上的微小错误导致巨大经济损失的例子,可见对数据路径的可靠验证是重要且困难的。传统的软件模拟和硬件仿真的验证方式需要花费大量的时间开发测试平台编写测试用例,且不能完全保证功能的正确性。形式验证作为传统验证方法的补充,能够弥补这些缺陷,日益引起人们的关注。VC Formal DPV(Datapath Validation,后文简称为DPV)使用HECTOR技术来验证数据转换块,是市面上唯一可用于无遗漏验证数据路径元素的形式验证工具。然而作为一个新的EDA工具,DPV的应用还不成熟,而且学习成本很高,如何在实际项目的数据路径验证中引入DPV进行形式验证是一个非常值得研究的问题。本文结合具体项目实践,主要研究了如何在数据路径验证中引入DPV进行形式验证,根据实际工程环境对该软件进行测试评估,最后开发出一套应用模型达到完善、加速DPV在工程项目中应用的目的。主要研究成果如下:1)研究DPV的特点以及其中常用语法的准确表达,测试提高工具性能的技巧的实用性,研究表明:黑盒、case拆分、多线程、更换证明脚本、使用切点这些技巧能够在一定程度上提高工具的性能,部分技巧有一定的局限性。2)根据项目需求,设计一个复杂度可变的计算二元二次方程的数据计算模块,使用DPV以及传统的UVM(Universal Verification Methodology)分别对其进行验证,然后注入一些常见的RTL错误,进行验证对比。结果表明,UVM具有可以处理大型设计的优势,而DPV由于环境搭建简单有利于快速在早期发现更多的bug,可以缩短数据路径验证的周期,提高处理范围之内的design的可靠性,帮助设计更快收敛。3)开发出一套DPV的应用模型,并添加了常见的error以及解决方案库,可以快速生成DPV的应用环境提高使用效率。经实践,该模型可以大大加快DPV的应用速度,降低入门门槛,目前已经在实际项目中得到了初步应用。本课题的研究成果能够为DPV的应用提供参考,促进了形式验证在数据路径验证中的应用。
形式验证在数据路径验证中的应用研究
这是一篇关于形式验证,数据路径验证,VC Formal DPV,应用模型,UVM的论文, 主要内容为随着集成电路技术的发展,芯片的设计越来越复杂,芯片验证的难度也越来越大,其中最花费时间的是功能验证。在常见的CPU、GPU、Al等芯片中包含了很多的数据计算单元,对这些计算单元数据路径正确性的验证属于芯片功能验证的一种。历史上多次出现由于数据路径上的微小错误导致巨大经济损失的例子,可见对数据路径的可靠验证是重要且困难的。传统的软件模拟和硬件仿真的验证方式需要花费大量的时间开发测试平台编写测试用例,且不能完全保证功能的正确性。形式验证作为传统验证方法的补充,能够弥补这些缺陷,日益引起人们的关注。VC Formal DPV(Datapath Validation,后文简称为DPV)使用HECTOR技术来验证数据转换块,是市面上唯一可用于无遗漏验证数据路径元素的形式验证工具。然而作为一个新的EDA工具,DPV的应用还不成熟,而且学习成本很高,如何在实际项目的数据路径验证中引入DPV进行形式验证是一个非常值得研究的问题。本文结合具体项目实践,主要研究了如何在数据路径验证中引入DPV进行形式验证,根据实际工程环境对该软件进行测试评估,最后开发出一套应用模型达到完善、加速DPV在工程项目中应用的目的。主要研究成果如下:1)研究DPV的特点以及其中常用语法的准确表达,测试提高工具性能的技巧的实用性,研究表明:黑盒、case拆分、多线程、更换证明脚本、使用切点这些技巧能够在一定程度上提高工具的性能,部分技巧有一定的局限性。2)根据项目需求,设计一个复杂度可变的计算二元二次方程的数据计算模块,使用DPV以及传统的UVM(Universal Verification Methodology)分别对其进行验证,然后注入一些常见的RTL错误,进行验证对比。结果表明,UVM具有可以处理大型设计的优势,而DPV由于环境搭建简单有利于快速在早期发现更多的bug,可以缩短数据路径验证的周期,提高处理范围之内的design的可靠性,帮助设计更快收敛。3)开发出一套DPV的应用模型,并添加了常见的error以及解决方案库,可以快速生成DPV的应用环境提高使用效率。经实践,该模型可以大大加快DPV的应用速度,降低入门门槛,目前已经在实际项目中得到了初步应用。本课题的研究成果能够为DPV的应用提供参考,促进了形式验证在数据路径验证中的应用。
基于PSS可复用测试场景的DMA验证
这是一篇关于验证,UVM,PSS,DMA的论文, 主要内容为本文创新性的提出了一种新的验证流程,在传统验证流程的基础上引入PSS(Portable Stimulus Standard)。相比于传统验证流程,该PSS的引入开创性地实现了模块级和系统级的场景复用,使得模块级验证和系统级验证能够并行实现。本文的验证流程通过在传统验证流程的基础上进行优化,从而大大缩短了系统级的验证时间,显著提升了验证效率,有助于推动验证技术的进步和发展。根据验证层次,验证流程通常划分为模块级验证、子系统级验证和系统级验证三层。模块级和系统级验证侧重点不同,但对于模块级验证过的某些场景,在系统级还需要再次验证,从而消除在系统级模块集成过程可能出现的问题,所以系统级验证中还需要调用模块级验证中所构建的验证场景。但模块级和子系统级利用System Verilog语言构建测试用例,而系统级使用C语言构建测试用例。验证语言的不同,使得场景复用成为验证流程中的一大难题。系统级验证耗用大量的时间和人员精力,成为验证效率提升的瓶颈。本研究提出的新型验证流程可有效解决这一问题。本文选择DMA模块作为研究对象,主要研究内容和研究成果如下:(1)构建系统设计。利用Core consultant工具创建符合需求的DMA模块,完成模块级设计。利用Core consultant工具创建AHB Fabric作为系统总线,进行Coretex-M3核、DMA、以及其它IP模块的集成连接,对部分外设信号和中断信号进行统一处理,完成系统级设计。基于DMA模块自身功能、结构和系统设计中DMA的功能,提取功能点。(2)搭建模块级和系统级验证平台。基于UVM方法学,设计诸如AHB agent、寄存器模型、计分板和覆盖率模型等验证组件,实现模块级验证平台。根据系统设计结构,在部分IP模块外部集成VIP通用验证模型,在Fabric预留端口接入验证组件作为外部存储,并将模块级验证平台集成到系统验证平台中,完成系统级验证平台的搭建。(3)引入PSS,构建测试场景。根据设计功能结构和已提取功能点,创建PSS模型,构建测试场景。利用in Fact工具,将已有的PSS场景转换为对应的SV和C测试用例,分别进行模块级和系统级验证。PSS引入验证流程是本文的创新点,利用PSS构建测试场景生成测试用例改变了传统的验证流程,模块级和系统级验证同时进行,缩短系统级验证时间,提高验证效率。(4)运行测试用例收集覆盖率。运行SV和C测试用例,检查测试用例运行结果,利用DVE软件观察典型测试用例波形。在所有测试用例运行结束后,通过DVE分析覆盖率收集情况,完成DMA验证。(5)验证所有测试用例,实现覆盖率收集的百分百。验证结果证明,本文所研究的验证流程具有可行性和有效性。将本文验证流程与传统验证流程进行对比,构建测试用例效率提升30%,证明PSS的引入实现了场景复用,优化了验证流程,并提高了验证效率。
基于引导滤波和色度缩减机制的色度去噪模块VLSI设计与验证
这是一篇关于色度去噪,引导滤波,VLSI设计,UVM的论文, 主要内容为随着数字通信、机器视觉和数字视频多媒体等技术的发展,人们对于图像的质量和要求也越来越高,不仅需要消除图片中的亮度噪声,对色度噪声的消除也越来越重要。在安防监控、医疗图像和视频信号处理等领域,色度噪声的去除不可或缺。因此,研究图像处理中的色度去噪技术具有非常实际和广泛的工程价值。本文从实际应用出发,研究数字视频图像处理中的能够高效去除基本色度噪声的算法,完成了基于引导滤波和色度缩减机制的色度去噪模块的硬件设计与验证。首先介绍了色度学基本原理,其次介绍了基本的色度噪声的成因及特点,如色差与紫边问题、假彩和过曝区图像色边等。在研究对比多种数字图像滤波方法后,给出了一种适合硬件实现的基于引导滤波和色度收缩机制的色度去噪算法。该算法主要包括两个去噪模块,即引导滤波和色度缩减。引导滤波根据一个滤波窗口计算的亮度通道和色度通道的统计信息,以亮度信息作为参考,考虑色度和亮度统计的相关性去噪;色度缩减对图像滤波窗口的颜色矩阵进行特征值收缩以减少颜色伪影,在重建彩色图像时保留主要颜色,抑制次要颜色。同时引入噪声分析,可根据不同噪声类型通过调节相应参数改善图像质量。通过软件算法的处理和调参结果分析了算法的处理效果,结果表明算法能够有效抑制紫边、暗区色斑和边缘错色等问题。在算法的超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VLSI)设计实现中,首先介绍了设计中常用的低功耗技术和同步技术,随后综合考虑芯片功耗、性能和面积(Power Performance Area,PPA),采用流水线设计思想对色度去噪硬件系统进行了架构设计与功能模块划分,主要包括统计信息计算模块、噪声优先级估计模块、引导滤波器模块和色度收缩模块。接着在保证数据传输效率可接受的前提下,在芯片面积方面对架构进行了优化,将两个色度通道的并行计算改为串行处理,大大节省了面积开销,并优化设计了局部电路。在完成硬件设计开发后,本文基于通用验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)和System Verilog搭建了仿真验证平台,对待测设计进行了仿真验证。随后根据色度去噪系统的功能和应用场景分解测试点和编写测试用例,以保证验证的功能点都被测试。在仿真波形分析基本的典型用例无误后,对测试用例进行了大量的种子回归,收集代码覆盖率以保证代码质量,同时收集功能覆盖率以保证系统功能完备。随后对设计在S28工艺库下进行了逻辑综合,分析了所设计电路的综合面积报告和时序报告,接着以真实图片作为输入,对设计进行了真实码流测试,以验证所设计算法的滤波效果。结果表明,设计的硬件系统满足时序要求,时钟频率可达475MHz,优化后的硬件系统总面积为160405μm2,功耗为0.27m W,总计38个流水级。对真实含色噪图像经算法处理后,图像质量明显改善,达到了预期的要求。
基于PSS可复用测试场景的DMA验证
这是一篇关于验证,UVM,PSS,DMA的论文, 主要内容为本文创新性的提出了一种新的验证流程,在传统验证流程的基础上引入PSS(Portable Stimulus Standard)。相比于传统验证流程,该PSS的引入开创性地实现了模块级和系统级的场景复用,使得模块级验证和系统级验证能够并行实现。本文的验证流程通过在传统验证流程的基础上进行优化,从而大大缩短了系统级的验证时间,显著提升了验证效率,有助于推动验证技术的进步和发展。根据验证层次,验证流程通常划分为模块级验证、子系统级验证和系统级验证三层。模块级和系统级验证侧重点不同,但对于模块级验证过的某些场景,在系统级还需要再次验证,从而消除在系统级模块集成过程可能出现的问题,所以系统级验证中还需要调用模块级验证中所构建的验证场景。但模块级和子系统级利用System Verilog语言构建测试用例,而系统级使用C语言构建测试用例。验证语言的不同,使得场景复用成为验证流程中的一大难题。系统级验证耗用大量的时间和人员精力,成为验证效率提升的瓶颈。本研究提出的新型验证流程可有效解决这一问题。本文选择DMA模块作为研究对象,主要研究内容和研究成果如下:(1)构建系统设计。利用Core consultant工具创建符合需求的DMA模块,完成模块级设计。利用Core consultant工具创建AHB Fabric作为系统总线,进行Coretex-M3核、DMA、以及其它IP模块的集成连接,对部分外设信号和中断信号进行统一处理,完成系统级设计。基于DMA模块自身功能、结构和系统设计中DMA的功能,提取功能点。(2)搭建模块级和系统级验证平台。基于UVM方法学,设计诸如AHB agent、寄存器模型、计分板和覆盖率模型等验证组件,实现模块级验证平台。根据系统设计结构,在部分IP模块外部集成VIP通用验证模型,在Fabric预留端口接入验证组件作为外部存储,并将模块级验证平台集成到系统验证平台中,完成系统级验证平台的搭建。(3)引入PSS,构建测试场景。根据设计功能结构和已提取功能点,创建PSS模型,构建测试场景。利用in Fact工具,将已有的PSS场景转换为对应的SV和C测试用例,分别进行模块级和系统级验证。PSS引入验证流程是本文的创新点,利用PSS构建测试场景生成测试用例改变了传统的验证流程,模块级和系统级验证同时进行,缩短系统级验证时间,提高验证效率。(4)运行测试用例收集覆盖率。运行SV和C测试用例,检查测试用例运行结果,利用DVE软件观察典型测试用例波形。在所有测试用例运行结束后,通过DVE分析覆盖率收集情况,完成DMA验证。(5)验证所有测试用例,实现覆盖率收集的百分百。验证结果证明,本文所研究的验证流程具有可行性和有效性。将本文验证流程与传统验证流程进行对比,构建测试用例效率提升30%,证明PSS的引入实现了场景复用,优化了验证流程,并提高了验证效率。
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