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在设计过程早期发现并解决问题

Gabe Moretti?? EDN技术编辑?? 2004年03月23日 ?? 收藏0

电路块预期的“黑箱”行为。
  发现错误
  Mentor Graphics 公司设计验证与测试部首席技术专家Brian Bailey指出,工程师们仍然没有从根本上找到验证的收敛机制。他们需要有一种方法来判定:一项验证任务何时完成;它们是否充分覆盖了设计的重要部分;它们是否能确定没有漏掉要求的功能;以及各项测试是否已覆盖了设计的各个方面。为了回答这些问题,工程师们必须有能力懂得功能覆盖范围及其与设计过程之间的关系。Bailey 说,当设计师懂得这些时,他们就能去考虑完整而又理想的验证工作。在那以前,他们必须做更多的仿真,或者干脆把宝押在出带上,然后再排除实际硅电路实现方法的错误。
  如今,工程师们用多个 HDL 来描述一个设计并不鲜见,特别是在该设计使用第三方芯核时。此外,设计小组还会常常使用一种测试基准语言,如“e”或 OpenVera,一种用于形式验证的断言语言以及某种形式的 C 语言。一种 IC 或 ASIC 设计的典型工具流程可能使用来自许多家供应商的 30 种工具。其中许多工具都有自己的调试环境。结果是:小组中的任何一个工程师都会对某些用户界面感到陌生,从而使小组成员间交流复杂

化。
  当进行逻辑仿真与测试开发时,设计师和验证工程师都会遇到同类型的各自为政问题。编写测试所用语言常常与硬件设计所用语言各不相同。许多开发小组散布在世界各地。他们使用不同的语言进行开发,而设计时常常只用一种语言把可用的第三方模型集成在一起。VSI 联盟正着手解决第三方芯核的验证问题;它的一个工作小组刚刚完成了一个用于虚拟元件的《质量度量用户指南》。
  Mentor Graphics 公司和 Synopsys 公司现在都在提供支持多种模型语言的逻辑仿真环境。这两家公司的仿真平台支持混合语言以及混合信号仿真、测试基准和断言。Cadence 公司的 Incisive 平台具有同样的功能,并提供与硬件仿真和加速紧相关联的整合(图 1)。
  用一个或多个 ASIC 开发印制电路板的工程师们经常需要将设计制作成原型。Synplicity 公司出售的 Certify,可以使设计师使用 FPGA 器件做出 ASIC 的原型,并将仿真板天衣无缝地连接到正在开发的印制电路板上。Synopsys 公司已推出的 DFV(可验证设计),是一种把仿真与形式分析结合起来的方法。它利用设计师的意图和知识来确保组成电路的模块的正确性和完整性。DFV 可以使设计师把设计断言用作规范的一个重点,以便获得设计假设、特性和接口制约。使用 DFV 的工程师们还可以采取多级接口设计来确保事务级规范与寄存器级实现之间的一致性。这一方法的基本理念是:让设计师能“说出他们的想法”,而不是由于现有 EDA 工具的种种局限性而迫使他们解释设计意图。
  验证软件
  由于芯片上可用门电路数量的不断增加,使得在芯片上包含大量的固件成为可能。在集成电路上包括固件的做法为市场营销提供了形成产品系列的灵活性,而这种产品系列只使用很少的新逻辑设计便可形成新产品。它还可减少所需电子设计的数量,而且从理论上来讲应能缩短开发时间。但这种策略有一个很大的缺点,你可以把它描述为一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。当设计一个 ASIC 器件时,你必须进行协调,即哪些功能用硬件来实现,哪些功能留给固件开发人员去完成。一旦你做出决定,程序员必须有用来调试代码的硬件。而如果开发小组依次开发硬件和固件,则开发时间就太长,无法保证进入市场后盈利。依次开发硬件和固件还意味着硬件体系结构无法改变,从而使一个硬件/软件的协调变成一个代价高昂的重新设计过程。
  EDA 供应商们开发出各种方法,使开发人员可以并行地进行硬件和固件的开发工作。重要的是要认识到硬件/软件的协同开发需要严格遵守开发进度,因为两个开发小组都必须按正确的时间把实现方法中的所需部分提供给另一方。开发小组经理必须密切注意开发日程表,并且在发生未预见情况时灵活地重新安排优先项目和分派的工作。可以用于硬件/软件协同开发所用的工具有 ISS(指令集仿真器)、硬件仿真器和加速器、总线功能模型和硬件原型。
  Tensilica 供应可配置的和可扩展的微处理器芯核。它还为客户提供工具,其中的 Xtensa Xplorer 是把软件开发工具、处理器优化工具以及多处理器 SOC 体系结构工具集成在一个公共设计环境中的ISS。Xplorer 用作驾驶舱,可进行基本设计管理以及Tensilica 处理器配置工具和软件开发工具的调用。它特别适合开发 TIE(Tensilica 指令扩展)指令——这是设计师定义的对 Xtensa 处理器的扩展指令,能使某些系统的性能得到最大限度的提高。你可以保存处理器与 TIE 配置,对照 C 或 C++ 软件对它们进行剖析,并加以比较。
  ARC 国际公司提供的 Met


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