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高性能微处理器的验证技术研究

作　者: 胡建国
导　师: 曾献君
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: 多级功能验证 系统级验证 验证平台 模拟验证 FPGA仿真 FPGA划分
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 308次
引　用: 10次
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内容摘要


X微处理器是一款具有完全自主知识产权的通用64位高性能微处理器,规模大、复杂度高,在芯片设计的不同阶段进行多层次的功能验证,保证芯片功能的正确性和兼容性非常关键。 本文深入研究了高性能微处理器的功能验证方法,主要内容包括: (1)结合项目的需求和高性能微处理器设计的特点,采用多级验证体系实现了高性能微处理器设计多层次验证。 (2)探讨了基于参考模型和基于参考机型的模拟验证方法对高性能CPU部件设计的正确性和兼容性验证的有效性,并应用于具体的浮点部件的验证过程。 (3)结合X微处理器的FPGA仿真,探讨了FPGA仿真验证的技术难点:FPGA的划分、FPGA芯片引脚复用、多片FPGA芯片互连信号传输的完整性问题,提出了基于系统功能和流水线结构的FPGA划分方法与虚拟I/O技术,设计了可重配置的通用FPGA仿真板,解决了用多片FPGA芯片实现X微处理器仿真的难题。 (4)针对高性能微处理器全芯片验证存在的困难,实现了由Palladium加速器、工作站和终端组成的基于硬件加速器的CPU通用验证平台,并应用于实际的芯片验证。 (5)针对验证过程中存在的查错速度慢、运行结果分析复杂、验证效率低等问题,采用了自动化验证的思想并设计了系统级自动化验证平台。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-15
  1．1 课题研究背景  11
  1．2 X微处理器概述  11-13
  1．3 本文的研究内容  13-14
  1．4 论文结构  14-15
第二章 高性能微处理器验证的相关研究  15-24
  2．1 模拟验证  15-17
  2．2 FPGA仿真验证  17-18
  2．3 形式验证  18-20
  2．4 静态时序分析  20
  2．5 系统级验证  20-21
  2．6 多级验证体系  21-24
第三章 浮点部件的功能验证  24-34
  3．1 浮点部件概述  24-27
  3．2 验证数据规划  27-29
  3．3 基于参考模型的验证方法  29-30
  3．4 基于参考机型的验证方法  30-33
    3．4．1 验证数据导入导出的关键技术  31-32
    3．4．2 浮点指令验证实现  32-33
  3．5 验证的结果分析  33-34
第四章 高性能微处理器的FPGA仿真验证  34-51
  4．1 高性能微处理器FPGA仿真验证实现方法  34-40
    4．1．1 FPGA设计流程  34-36
    4．1．2 Virtex-Ⅱ系列FPGA芯片结构分析  36-38
    4．1．3 XC18V00系列PROM性能分析  38-39
    4．1．4 FPGA仿真验证流程  39-40
  4．2 基于系统功能和流水线结构的FPGA划分方法  40-42
  4．3 虚拟I/O技术  42-43
  4．4 全芯片FPGA仿真板结构  43-45
  4．5 系统总线的FPGA仿真验证  45-50
    4．5．1 总线仿真板  46-47
    4．5．2 电源板  47
    4．5．3 PROM子板  47-49
    4．5．4 系统总线的FPGA仿真实现  49-50
  4．6 小结  50-51
第五章 基于硬件加速器的CPU通用验证平台  51-64
  5．1 CPU通用验证平台的总体结构  51-54
  5．2 建立CPU通用验证平台的关键技术  54-59
    5．2．1 CPU通用验证平台的硬件设计技术  54-55
    5．2．2 CPU通用验证平台的软件设计技术  55-56
    5．2．3 日志无损记录技术  56-59
  5．3 CPU通用验证平台在X微处理器验证工作中的应用  59-63
    5．3．1 模拟加速验证模式  59-61
    5．3．2 在线仿真验证模式  61-63
  5．4 小结  63-64
第六章 系统级自动化验证平台  64-70
  6．1 系统级自动化验证平台的总体结构  64
  6．2 系统级自动化验证平台的实现  64-68
  6．3 在CPU系统级功能验证中的应用  68-69
  6．4 小结  69-70
第七章 结束语  70-72
  7．1 课题的工作总结  70-71
  7．2 展望  71-72
致谢  72-73
附录A: FPGA仿真板部分电路图  73-76
附录B: 攻读硕士学位论文期间发表的论文  76-77
参考文献  77-79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 运算器和控制器（CPU）
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