- 淺談ICE ICE與虛擬設(shè)備對(duì)比

基于事務(wù)的驗(yàn)證

基于事務(wù)的驗(yàn)證并不是一個(gè)新概念，它在軟件仿真領(lǐng)域已實(shí)踐多年，主要受到生成復(fù)雜測(cè)試場(chǎng)景需求的驅(qū)動(dòng)，旨在應(yīng)對(duì)片上系統(tǒng)（SoC）不斷攀升的復(fù)雜度。

從概念上講，這一構(gòu)想十分簡(jiǎn)單。測(cè)試通過(guò)一種高級(jí)語(yǔ)言（例如SystemVerilog、SystemC或C++）從高抽象層次編寫，并且從高級(jí)命令到位級(jí)信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)由一個(gè)叫做驗(yàn)證IP的專用實(shí)體執(zhí)行（以下簡(jiǎn)稱“驗(yàn)證IP”）。

一般來(lái)說(shuō)驗(yàn)證IP包括可綜合的用于實(shí)現(xiàn)接口協(xié)議的狀態(tài)機(jī)功能模塊。它可以使設(shè)計(jì)人員專注于創(chuàng)建復(fù)雜的測(cè)試平臺(tái)，而無(wú)需理會(huì)討厭的細(xì)節(jié)問(wèn)題。通過(guò)將物理接口的抽象層次從周期/位級(jí)提升至事務(wù)層，驗(yàn)證IP可簡(jiǎn)化SoC 與其外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的描述。完成創(chuàng)建后，驗(yàn)證IP可重復(fù)使用。驗(yàn)證IP的示例包括一些通信協(xié)議，例如以太網(wǎng)、USB、PCIe、內(nèi)存訪問(wèn)、JTAG端口，甚至是數(shù)碼相機(jī)和LCD。

這一切聽(tīng)起來(lái)都不錯(cuò)，但卻存在一個(gè)問(wèn)題。此方法會(huì)產(chǎn)生大量測(cè)試周期，導(dǎo)致軟件仿真器運(yùn)行受阻。而軟件仿真器仍然會(huì)通過(guò)驗(yàn)證IP執(zhí)行從高級(jí)命令到位級(jí)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。運(yùn)行分析器，然后發(fā)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)所消耗的執(zhí)行時(shí)間超過(guò)50%，甚至可能高達(dá)95%（其余時(shí)間由DUT消耗），這種情況并不少見(jiàn)。

硬件仿真平臺(tái)必須得伸出援手，幫助提升頻率性能，確保其速度不低于ICE。這是通過(guò)將驗(yàn)證IP的后端部分映射至硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，而驗(yàn)證IP主要執(zhí)行從高級(jí)命令到位級(jí)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

以SystemVerilog、SystemC或C++等語(yǔ)言編寫的測(cè)試平臺(tái)會(huì)驅(qū)動(dòng)驗(yàn)證IP的前端部分，進(jìn)而提供比基于事務(wù)軟件仿真快出5或6個(gè)數(shù)量級(jí)的執(zhí)行速度。現(xiàn)在完全可以通過(guò)將一套速度適配器（以太網(wǎng)、PCI或USB）更換為對(duì)等的驗(yàn)證IP來(lái)構(gòu)建一個(gè)虛擬的測(cè)試環(huán)境，從而取代ICE測(cè)試平臺(tái)。

通過(guò)軟件控制

與ICE不同，驗(yàn)證IP可從軟件控制中受益。它可幫助智能驗(yàn)證環(huán)境實(shí)現(xiàn)高度靈活性并確保實(shí)現(xiàn)復(fù)用。例如，設(shè)計(jì)人員可以從動(dòng)態(tài)主機(jī)中捕獲和回放流量；通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與芯片之間的事務(wù)模擬內(nèi)電路連接；或?qū)⑥D(zhuǎn)換應(yīng)用于事務(wù)的數(shù)據(jù)流以實(shí)現(xiàn)難以獲取的邊緣測(cè)試用例。

相關(guān)實(shí)例：通過(guò)PCI驗(yàn)證IP，可將PCI軟件驅(qū)動(dòng)程序插入含有PCI接口的硬件仿真設(shè)計(jì)中，這與在ICE中通過(guò)硬件速度適配器的執(zhí)行操作類似。但是現(xiàn)在，軟件調(diào)試程序可以通過(guò)JTAG驗(yàn)證IP與硬件仿真器相連，并以單步模式運(yùn)行，而通過(guò)JTAG物理連接卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一操作。

同樣重要的是，當(dāng)設(shè)計(jì)人員完全控制并非由硬件測(cè)試平臺(tái)提供的設(shè)計(jì)時(shí)鐘時(shí)，調(diào)試就變得更加輕松，也更加有效了。通過(guò)控制時(shí)鐘頻率，可以停止建模，讀取內(nèi)存內(nèi)容，強(qiáng)制賦值寄存器或轉(zhuǎn)儲(chǔ)波形。

在ICE模式中調(diào)試需要硬件邏輯分析儀。如果使用ICE方法，設(shè)計(jì)人員就必須忍受真實(shí)硬件行為的突發(fā)狀況，并且以犧牲可重復(fù)性為代價(jià)。相反，基于驗(yàn)證IP的虛擬測(cè)試環(huán)境可以幫助設(shè)計(jì)人員快速重現(xiàn)問(wèn)題。此外，無(wú)需連結(jié)DUT與硬件測(cè)試平臺(tái)，讓設(shè)計(jì)人員在遠(yuǎn)程位置執(zhí)行DUT，開啟了通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)創(chuàng)建仿真數(shù)據(jù)中心的大門。

由此看來(lái)，對(duì)于虛擬測(cè)試平臺(tái)這一方法來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái)似乎是唯一的一個(gè)缺點(diǎn)。而Mentor Graphics及其物理實(shí)驗(yàn)室VirtuaLAB（包括在工作站控制的軟件中執(zhí)行的所有外圍設(shè)備）已成功解決這一問(wèn)題。