雙向飛碟射擊與設(shè)計(jì)調(diào)試解析

　縱觀歷史，電路內(nèi)仿真 （ICE） 模式是使用硬件仿真器的第一種方式，也是迄今為止最為流行的方法。在這種模式中，需將硬件仿真器插入物理目標(biāo)系統(tǒng)上的插孔，以此代替待開(kāi)發(fā)的芯片，從而利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持運(yùn)用和調(diào)試硬件仿真器內(nèi)部映射的待測(cè)設(shè)計(jì)（DUT）。
　　然而，這種公認(rèn)的能夠引人注目的驗(yàn)證方法卻存在一系列問(wèn)題，其中最嚴(yán)重的問(wèn)題便是它的隨機(jī)性。也就是說(shuō)，當(dāng)調(diào)試DUT時(shí)，它缺少確定性或者可重復(fù)性。為了更好地理解這一點(diǎn)，我們可以做個(gè)形象類比。
　　讓我們來(lái)看看雙向飛碟射擊。這是一種射擊運(yùn)動(dòng)，在這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中，會(huì)將碟靶從靶場(chǎng)上扔出以模擬鳥(niǎo)類的飛行狀態(tài)。我們可以增加碟靶的扭轉(zhuǎn)方向，增加它的難度。讓射手戴副眼鏡，以限制他的視野范圍，這樣射手必須“猜測(cè)”碟靶的軌跡，因?yàn)榈械拿恳淮诬壽E都不一樣。而驗(yàn)證工程師在 ICE 模式中調(diào)試芯片設(shè)計(jì)時(shí)，恰恰也會(huì)遇到這樣的難題。要在 ICE 模式中找出一個(gè)錯(cuò)誤就像在狹窄的視野中試圖擊中碟靶一樣困難。
　　
　　圖 1 要在視野受限的情況下進(jìn)行雙向飛碟射擊對(duì)射手來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
　　我們不斷總結(jié)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)改進(jìn)。這二十多年來(lái)，不斷有調(diào)查發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證消耗的時(shí)間大約占了設(shè)計(jì)周期的 70% 左右。往好的方面看，設(shè)計(jì)驗(yàn)證是一項(xiàng)活動(dòng)，它或多或少地可以根據(jù)預(yù)測(cè)事先進(jìn)行安排。但是設(shè)計(jì)調(diào)試則是一項(xiàng)追擊，您無(wú)法事先對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃。理由很簡(jiǎn)單，錯(cuò)誤往往會(huì)因?yàn)槲粗脑虺銎洳灰獾爻霈F(xiàn)，而且您也無(wú)法預(yù)測(cè)它出現(xiàn)的時(shí)間和位置。
　　可以想象，在利用大量嵌入式軟件和硬件進(jìn)行片上系統(tǒng) （SoC） 設(shè)計(jì)時(shí)，總有些錯(cuò)誤會(huì)隱藏在設(shè)計(jì)的某個(gè)未知角落里，無(wú)論是在硬件中還是在軟件中，而且這些錯(cuò)誤可能只有在長(zhǎng)期執(zhí)行后方能被發(fā)現(xiàn)。在一個(gè)錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)之前，很有可能已歷經(jīng)了數(shù)十億的時(shí)鐘周期。
　　更讓人沮喪的是，調(diào)試具有隨機(jī)性，這就要求在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之前要不斷地重復(fù)運(yùn)行。如果錯(cuò)誤不具備確定性，也就是說(shuō)，其可能不會(huì)在后續(xù)運(yùn)行中重復(fù)出現(xiàn)，那么尋找錯(cuò)誤的過(guò)程將會(huì)是一場(chǎng)噩夢(mèng)。
　　關(guān)鍵未知因素
　　如果將其應(yīng)用于數(shù)億門(mén)級(jí)的設(shè)計(jì)，而這些設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)數(shù)十億個(gè)長(zhǎng)序列驗(yàn)證周期的調(diào)試，那么可能存在三個(gè)關(guān)鍵未知因素：地點(diǎn)、時(shí)間和事由。這三個(gè)因素足以延誤整個(gè)測(cè)試計(jì)劃的進(jìn)度，即便該計(jì)劃已經(jīng)過(guò)深思熟慮。在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，若一項(xiàng)新產(chǎn)品延期三個(gè)月上市，那么它將造成 33% 的潛在總收益損失。這就足以說(shuō)明驗(yàn)證解決方案的價(jià)值所在了。這時(shí)我想到了硬件加速仿真。硬件仿真器憑借其極速性能加快執(zhí)行和調(diào)試的速度。事實(shí)上，它們的快速執(zhí)行速度便是它們的設(shè)計(jì)初衷。
　　這個(gè)概念很簡(jiǎn)單，即對(duì)照需要插入待開(kāi)發(fā)芯片的實(shí)際物理目標(biāo)系統(tǒng)來(lái)檢查 DUT。無(wú)需再編寫(xiě)測(cè)試矢量或者測(cè)試激勵(lì)。趕緊在實(shí)際應(yīng)用中全面施行這一流程吧。想必，要在模糊的設(shè)計(jì)區(qū)域里尋找令人厭煩的隱匿錯(cuò)誤，實(shí)際應(yīng)用比任何軟件測(cè)試平臺(tái)都更為有效，對(duì)吧？