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CC-NUMA系统中Cache一致性协议模拟验证方法研究

作　者: 夏竟
导　师: 徐炜遐
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: Cache一致性协议功能验证 SystemC MPI 机器学习测试激励自动生成
分类号: TP306
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 42次
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内容摘要

Cache一致性协议作为CC-NUMA(Cache Coherency Non-Uniform Memory Access)系统的硬件基础,在系统设计过程中占有举足轻重的地位。大规模的CC-NUMA系统往往采用复杂的多层Cache一致性协议,通常难以对这种复杂协议进行完全形式化验证,因此软件模拟验证仍然在大规模CC-NUMA系统的Cache一致性协议验证中扮演着重要角色。本文针对某型CC-NUMA系统,重点研究了对其Cache一致性协议进行模拟验证的问题。设计了一套覆盖率驱动的高效Cache一致性协议模拟验证方法,并使用SystemC实现了验证系统。本文的主要工作和贡献如下:1.在分析目标系统协议表的基础上设计了一套覆盖率驱动的Cache一致性协议伪随机模拟验证方法;2.使用SystemC语言实现了全系统模拟器。在此基础上,为了加速模拟器执行,针对验证目标系统的特点,提出了一种基于MPI并行函数库的SystemC模拟应用分布式并行化方法,并基于此方法设计实现了一个支持模拟验证系统并行执行的分布式并行系统模拟器;3.基于朴素贝叶斯方法提出了一种用于测试激励自动生成的有效测试激励分类算法。使用此算法设计并实现了一个有效测试激励分类器,并将其应用到验证系统中。该分类器将随机产生的测试激励中不具有运行价值的无效测试激励滤除,提高了测试激励的产生效率;4.基于相关分析提出了一种用于测试激励自动生成的验证结果快速扩展算法。使用此算法设计并实现了一个验证结果扩展器,并将其应用到验证系统中。该验证结果扩展器对已运行过的测试激励施加偏置,通过运行带偏置的测试激励,快速覆盖已被覆盖验证目标的相似项目。基于上述研究成果建立的完整高效率Cache一致性协议验证系统已经成功的应用于某型CC-NUMA系统的Cache一致性协议验证工作中,应用结果表明了本文方法的有效性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 相关研究  12-17
    1.2.1 覆盖率驱动的验证方法学  12-15
    1.2.2 SystemC 及其分布式并行化研究  15-16
    1.2.3 机器学习方法在模拟验证中的应用  16-17
  1.3 本文的主要工作  17-18
  1.4 论文结构  18-19
  1.5 本章小结  19-20
第二章模拟验证系统总体设计  20-28
  2.1 目标系统的Cache 一致性协议  20-23
  2.2 扩展Cache 一致性协议的描述方式  23-24
  2.3 对协议表模拟验证的数学分析  24-26
  2.4 模拟验证系统的总体设计  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章系统模拟器详细设计  28-36
  3.1 系统模拟器总体结构  28-29
  3.2 系统模拟器关键技术  29-33
    3.2.1 总线功能模型  29-30
    3.2.2 基于C++的面向对象协议表模拟器  30-32
    3.2.3 多输入多输出带延迟的不保序网络模拟器  32-33
  3.3 伪随机测试结果及分析  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章系统模拟器并行化研究  36-45
  4.1 MPI 并行编程环境简介  36-37
  4.2 并行化思想的引入  37-39
  4.3 基于MPI 的网络模拟器关键技术  39-43
    4.3.1 消息编码  39
    4.3.2 MPI 交换核心  39-41
    4.3.3 各簇模拟器与交换核心间的通信  41
    4.3.4 同步问题  41-43
  4.4 验证结果  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章基于机器学习方法的测试激励分类器  45-51
  5.1 机器学习方法的引入  45-46
  5.2 基于机器学习的测试激励分类器关键技术  46-50
    5.2.1 测试激励的规格化  46-47
    5.2.2 基于朴素贝叶斯模型的机器学习分类器  47-48
    5.2.3 有效测试激励的判别  48-49
    5.2.4 分段的机器学习方法  49-50
  5.3 验证结果  50
  5.4 本章小结  50-51
第六章基于相关分析的验证结果扩展器  51-56
  6.1 目标协议表相关分析  51-52
  6.2 基于偏置的测试激励扩展器关键技术  52-54
  6.3 验证结果  54-55
  6.4 本章小结  55-56
第七章结束语  56-58
  7.1 全文工作总结  56-57
  7.2 工作展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
作者在学期间取得的学术成果  62

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