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文档简介

山东大学硕士学位论文 摘要 s o c ( s y s 把mo na 岫) 是近年来逐渐兴起的新型集成电路设计技术,它以 传统的集成电路设计技术为基础,但又不同于传统的集成电路设计技术,实现了 集成电路设计技术从“自下而上”到“自上而下”的质的变化s o c 设计方 法的基础构件是功能模块和子系统这种芯片含有一个或多个主要的功能模块, 如c l ,u 核心、数字信号处理核心和其他的专门处理功能模块,还还含有一些其 他的功能模块,如静态r a m 、r o m 、e p r o m 、闪存、动态r a m 以及通用或专 用i o 功能模块,这些功能模块以标准的m 形式实现 s o c 实现了电子设计从p c b 板级系统设计到芯片级系统设计的飞跃随着 设计复杂度的增大,可靠性成为s o c 设计中一个重要的研究课题本课题我们 就是基于这样一个现实,对s o c 设计中的可靠性问题进行了深入的研究,在设 计过程中采取了全面的可靠性策略,使所设计的s o c 尽可能的达到比较高的可 靠性,能够应用于高可靠性应用领域本课题中设计的s o c 采用a m b a 总线协 议,符合s e f 堰cv 8 构架本文中我们采用奇偶校验、t 嗽( 三模冗余) 寄存器、 片上匝a c 、流水线重起和强迫c a c 陋不命中等多层次容错机制来提高s o c 的可 靠性。文中分析了这几种容错机制的设计原理,介绍了片上研究的着眼点,并给 出了主口核的 d l 代码。几乎所有的c p u 都采用一些奇偶校验、流水线重启 等常规容错措施,像i 蹦s 3 9 0g 5 还采用了写阶段以前的全部流水线复制技术, i n t e li t 矾i 珊采用了混合b c c 和校验编码等技术,但都没该s 0 c 这样采用如此 全面的容错措施。经验证所设计的s o c 具有很高的可靠性。 验证是s o c 设计中的一个难点。s 0 c 中需要集成大量的口核,m 核并不是 独立存在的,各疋核之间存在着数据交互和总线竞争,只有通过口核协同验证 才能接近真实情况。s o c 的规模和功能在不断急剧膨胀,使得设计验证日益重要, 向业界提出了巨大挑战,已成为了整个s o c 设计流程的瓶颈现存有许多验证方 法,都有自己的优缺点本文中我们根据自己所设计s o c 的特点,搭建了一个 基于大容量f p g a 的s o c 逻辑验证平台,并用此平台对所设计的s o c 进行了逻 辑功能验证结果显示此平台能够可靠运行,所设计的s o c 也能在该平台上顺 利运行并具有很高的可靠性同时,我们用a i t e r a 公司的n i i i 核配置了 山东大学硕士学位论文 s o p c 并用所搭建的验证平台进行逻辑功能验证,结果所配置的s o p c 能够在平 台上顺利运行并得到了逻辑功能验证,所搭建的验证平台可作为通用的s o c 验 证平台 本课题属于开发研究型课题,是为实际应用服务的。对任何一个应用系统来 说,可靠性是首要考虑的问题。我们从多个方面对多口复用s o c 的可靠性进行 研究并进行验证这种具有较高可靠性的s o c 在像工业控制、医疗控制、特别 是航空航天这种高可靠性应用领域中有较高的应用价值。在越来越多的可靠性应 用中,这种研究有着广泛的应用前景。同时所搭建的验证平台可作为通用的s 0 c 验证平台对s o c 设计验证具有广泛的应用价值。 关键词:s o c ,口,可靠性,逻辑验证 n 坐茎盔兰曼主塾堡苎 a b s h l c t s o c ( s 删) “撕p ) i 3 a 嗍i cd e s i 弘妇l o 盯i n i 哪y 嘲砘n b 鳓 删l c 倒弘t c c 酬啷h n h a sa 蛔o f h 妇睇i c d e s i 驴 t h n o l o 盯丘哪- | b o 的m u 旷t ol t c p 如咖。1 kd 眦吼妇r y m j p a r 嫩n so fs o c d c s i 弘矾f i l | 删衄咖烛d c 觚d 蛐哟俜吼融l 【i n do f c h i p n t a i 璐。豫m o 雌 m i nf i m c 妇硎如蝴曲鹤c p u 峨粥p 雠砌o t h e f 删& 印p l 砌 龟妇m 融,雒da l s 锄eo 也珂血面nm 妣,钮c h 撼s l 姒r ! a m , e p r o m f 幽s h d l 认ma n d 岫删印e c i 丘c i ,o f l n 嫡m o d i l l e a l lo f t h 鹤c 如n c 妇m 饿l u l e s 雠翟伽咖p i i 曲i c db r 武鲫枷m s o c 蛐t h ce l 。啪n i cd e s i 弘矗锄p c b i b a s c ds y s 啪d e s 啦t o c h i p b a _ s c d 矗y 哦锄d e s i g ma st h cs o cd e s i g ni 3m o 糟孤dm o 地m p l e 】t h e 嘲i a b i l i t y i s 瑚帕a n d m o i n i p 眦锄lf 8 c i n g t h 主s 蒯啵w e 蛔ead c e p 地眦h i m o 糟l i a b i i i l y i n s o c d e s 帆a n d u a l l - a 姗l n dr e j 匡a b k 蚰蝴i n o 珊d 韶i 泓m a l 【e 讪两弘c ds o c h i e 代h i g h l i a b i l i 魄a n di t nb e 璐e di nh i 曲糟l i a b i e 印p i i 翎抽n 媳g i o 血h 血i s 州e c t ,t h e s o c w e 如s i 弘c d a b i d 鼯b y a m b a ( a d v 删 m i a 佻咖缸o i l 廿b 璐a 】晒m 蜘嗡a n d n f o 】t os 鼢眦( s c a k 耐ep r 嚣姒 刖地醢衄田m u 城细mt o l e 咖t e c h l o g i 髂h a _ 坩b 。mu s c di na 叫d e s i g n 跚c h 勰p a r i 哆c b e c k ,1 m r 删e m o d l d a r 鼬油m d a ”地g i s 峨倪m i pe d a c ( e 衢嗽c 畦陆a n d c o 删,p i p e i 沁删a i t 锄d 觚ec a c 旺b 瓯碱弘 l o g 沁h a sb e 钮锄a l y s e d ,把础鹏h a v eb 。mi n t d u c e da n d 明l d eo f m a i n 口砖h a s b e e ng i 啪i n t h c 脚a l n 】o s t 棚c p u sh v c l l s e d 咖c 姗l 细nt o l 盯蜘c em 翩舢s s u c h 鹳肛晡l y 曲l 【,p 主雕曲托s 协r la l lp i p e l i n e s p y 他诚她砌酬0 9 yh a sb e e nu s c di nm ms 3 0 5 m 蜥e c cc o d i n g 删b n o i o g yb a sb c e nu s e di n 蚴蜥吼b m 呲o f t h c s ec 黜h a 3t h e 触 t o l 哪噼蚰_ 瞰c g i 嚣叭伍c i c m n i s 面e s i 驴e ds o c n i i ss o ch 雒ah i g l l 坤i i 西i l i l ym n 呲曲。盯v e f i m 确讥 v a 龇i s a h a f d p o i n t i n s o c d 器i g i l n 哪钟a l m o f m 瞄争懿e d m s 0 c t k s cm 懈似砒蝴b t n 嘶e 加a l t c l i 哦a n db l l s 敝m 山东大学爱士学位论文 删c 如岫l 蝴啪o n l y b es i m n i a l e d 蚵o o - 嘣矗c 吐i o f m 僦a s t h cs c a i e o f s 0 ci s 呼a n dl a 孵喇6 觚咖雠a n d 啪哪h h a 。 b e c o m e 曩g r tc h a i l 铡嘈垮a n da b 0 伽c c kp f o m 锄i ns o c 倒蛐t h 雠a 蚴y 喇越呲傩f 妇d s w ,柚d t h 劈a l l h a v e t h c i r 咖a d 删妇g 髓a l i dd e _ 觇b h t h i s 州毗a s o c l o g i cv e 删灿加b a s e d 蛆l a r :醇脚f p g a w 鹞b u n t t o v 嘶s o d e s i 印e ds o c 1 kr e s i l l t 出o w st h 砒t h i sp l 砒f 0 眦m 船坞l 洲y ,柚d 静也s i 弘e ds o c h a sh i g h 托l i i b i l 时t h | u g ht h i sw 曲c 甜o na tt h es a m ct i m c ,w e l l 矗 吲矗e d s o p c b a s e d n i 嬲i i 糟t h i s p l a n 蜘t h a l 刚e s 删 、,e r i 触p i 缅咖h a s a g e l a l 峨细s o c v 碱c a l i 眦 仙i sal h 髂i sf b f 托辩a r c _ h 柚d 姗l o 珥嘁w h i c h 鸵嘣f b rp l 锄= t i c a l 印p k 吐s r e l i a b i 硒ri so f 丘哦i l n p o r t a 毗6 锄y 印p n c a l i s y 她w bh 撇 m a d ead 唧艘砌m 枷md u p l i c a t e ds o c 龇d 谢黟丸砌s 龇o fh i 曲 f c l i 置i b i cs o ch 勰ag r e 砒a p p 珏t i v a l j nh i 曲r e l 枞ea p p l i c a t i r e g i o n s u c h 嬲 j l l d l 删a l 伽噍l ,m e d i c a l 伽眦la n d 姗叩咀髓p i a l l h 啪趾dm o f e l i a b _ i e 印p h 础s ,t b i sl 【i n do f 糟郴hh 褐ag 悖砒a p p i i 硎o n 向阳g i i n d - 吐t h es 锄e 吐m c f i 砖谢6 硎o np l 砒f o 皿w eb l l i l t 锄b et i s e d 鹪a 寥n e m lv 耐f i c a n o np l a t f b n n 矗m s o cd c s i g n k 哆w o r 出:s o c ,皿r e l i a b m 吼蛐蒯j c a l i 觚 山东大学硕士学位论文 专业术语及符号说明 片上系统 知识产权 高级微处理器总线结构 高级高性能总线 高级外设总线 可缩放处理器体系结构 高速硬件描述语言 现场可编程门阵列 可编程片上系统 三模冗余 博斯查德胡里霍昆格姆码 内建自测试 可测性设计 检错和纠错 印刷电路板 寄存器传输级 赋 口 一 肿 啪 墓董 一 一 眦 一 瞬 肿 一 她 肌 山东大学硪士学位论文 1 1s o c 概述 第一章绪论 目前。以集成电路为核心的电子信息产业超过7 以汽车、石油、钢铁为代表的 传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和 雄厚基石作为当今世界经济竞争的焦点拥有自主版权的集成电路已日益成为 经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 s 0 c 作为系统级集成电路“一,能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、 处理和i o 等功能,将数字电路、存储器、咿u 、h c u 、陷p 等集成在一块芯片上 实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术,特殊电路的工艺兼 容技术,设计方法的研究,嵌入式i p 核设计技术。测试策略和可测性技术,软 硬件协同设计技术和安全保密技术。s o c 以i p 复用为基础讧1 ,把已有优化的子 系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中,实现了集成电路设计能力的第4 次飞跃。 多m 复用s o c 中的每一个功能模块都是以腰核的形式实现的嘲,m 核间通 信采用s o c 片上总线协议。所挂外设可以通过桥把外部总线与内部总线桥接起 来。实现对外设的控制和操作。其结构示意图如图1 1 所示。 圈l i 多伊复用s o c 结构示意圈 山东大学硬士学位论文 s o c 的设计分为三个过程m 。 ( 1 ) 设计前期:将用户要求转换为设计技术规范 ( 2 ) 设计过程;软硬件划分、电路设计与软件开发、系统仿真、可靠 性分析、制造和生产,系统芯片功能和性能测试 ( 3 ) 设计后期:系统软硬件测试,生成测试程序和测试向量 8 0 c 设计采用的是“自上而下”的设计方法嘲,其设计流程图如图1 2 所示。 圈1 2 s 0 c 设计流程示意图 对于多口复用s 0 c 设计,代码文件那都分采用口核的形式实现嘲,而非 每次都重新编码,达到了缩短开发时间、节省开发费用的目的,极大地提高了效 率 目前s o c 的一般设计方法都是基于m ) l ( m u n d 聊嘴d i 飘响冀i h n g 咽辞) 2 山衷大学硕士学位论文 攒述和数字电子系统设计工具的【删曲l 语言有l 鲴d l ( i s l c 帕啪糟 d e 潮脚h 唧阻g e d l :l y h i g h s p e e d i c ) ,v e m 鸭) l s y 妣m c 等电 子设计工具包括q d 、m 倒断、s y 呐p s y s 等公司的豇埴工具 s o c 设计中的关键闯题嘲: ( 1 ) m 复用:设计者利用可复用m 可以快速设计出符合自己要求的s o c 对于s 0 c 设计,i p 的质量是至关重要的。注重i p 接口标准的实用性, 对i p 的质量要有相应的评估手段,提高第三方i p 集成的自动化程度, 从技术上采取措施进行i p 保护以及对i p 标准的深层次、前沿性的研 究,这些方面都有了进一步的发展 。 ( 2 口核问的可靠性:m 核问在相互协同工作时的可靠性是s o c 可靠工 作的重要保证s o c 实现了原来在p c b 板系统级的功能,原来p c b 板级遇到的各种问题都搬到了s o c 内部来解决,其可靠性的要求更 高,s o c 片上的可靠性实现更加重要 ( 3 ) 验证:s o c 的验证是一个很复杂的课题。复杂s o c 设计中,花费在 验证上的工时大概为设计阶段的3 5 倍,要进行模块级、系统级等一 系列的验证,并且验证贯穿s o c 设计的整个过程 集成电路工艺技术在不断提高,从0 。2 5 l i m 到o 1 8 p m 、o 1 3 l i m 再到9 0 n 甄 目前6 5 皿工艺已进入生产电路密度越来越高,工作速度越来越快,s o c 集成 的功能模块也大幅度增加随着技术复杂度的增大,遇到的问题必然越来越多, s o c 的可靠硅和其验证技术必然面临更大的挑战f l i 埘本文中就针对这样的问 题进行了深入的研究,提出了多层次的可靠性模型,把各种容错算法揉合在一起 来提高可靠性,并构建了一个基于大容量f p g a 的s o c 验证平台对所设计的s 0 c 进行逻辑功能验证 山衷大学磺士拳位论文 i 2 可靠性应用技术 可靠性技术的实现都是以容错为基础的f l3 - 。容错技术主要是依靠资源的冗 余和系统重梅资源的组织来完成的。冗余主要包括硬件冗余、软件冗余、时间冗 余、信息冗余等硬件冗余是在常规的硬件功能设计之外再另加一些备用的附加 的硬件,当常规硬件发生错误时备用硬件起作用,使系统仍然能够正常工作;软 件冗余是增加一些额外的用于检错纠错的程序,当运行出错时程序能够自行进行 检错纠错;时间冗余是为某一指令或一段程序开辟额外的时间让其重复执行;信 息冗余是增加信息的多余度,使其自己具有检错纠错的能力 在硬件中实现的冗余为硬件冗余,分为被动硬件冗余、主动硬件冗余、混合 硬件冗余 被动硬件冗余又成为静态硬件冗余,其冗余结构不随故障的情况而变化通 常采用的结构是三模冗余弧积侧p l em 0 d l l l em 疝聊l a n c y ) 。可采用n 模冗余 o 呱偶) 来提高系统的可靠性,其原理与办疽r 相同,n 一般为奇数 主动硬件冗余又称为动态硬件冗余,主要采用重组技术来实现,是一种通过 故障检测、故障定位、故障修复来达到容错的一种技术。主动硬件冗余的形式主 要有双机比较、备用替换、成对备用。主动硬件冗余采用辅助系统作为主系统的 热各份,正常状态下主系统工作,并对主系统进行故障检测和定位,一旦诊断出 故障发生的位置。系统能进行自动修复。混合硬件冗余是集成被动与主动硬件冗 余的一种容错策略 本文中我们采用了多层次的容错策略,主要包括奇偶校验、t 躲( 三模冗余) 寄存器、片上e d a c ,流水线重起和强迫c c 髓不命中等几乎所有的c p u 都采 用一些奇偶校验、流水线重启等常规容错措施,像i 蹦s 3 9 0g 5 还采用了写阶 段以前的全部流水线复制技术,i n t e li t 卸i 咖采用了混合e c c 和校验编码等技 术,但都没该s 0 c 这样采用如此全面的容错措施 山东大学硬士掌位论文 1 3 验证方法的发展现状 迄今为止,在集成电路发展过程中,摩尔定律( 单芯片上所能集成的晶体管 数目每1 8 个月翻一番) 一直在起作用,因此s o c 的规模和功能在不断急剧膨胀 峨哪,使得设计验证日益重要。向业界提出了巨大挑战,已成为了整个s 0 c 设计 流程的瓶颈n ” 目前芯片一次投片成功率只有3 5 左右,造成苍片重复投片的主要原因就是 验证不够充分,s o c 设计的验证需要投入的资源已占整个设计资源的6 0 8 0 s o c 的验证工作始终贯穿整个设计流程,验证工作也比较纷繁复杂从行 为级) l 【2 】设计到芯片设计定案之前都需要做足够多的验证工作,当前验证工 作已经占整个设计工作7 0 左右s o c 验证工作重点在功能验证 功能验证( f u n c t i o 腿lv e r i f i c a t i o n ) 是验证中最复杂“州,工作量最大同 时也是最灵活的部分,包括模块i p 核级验证,系统级验证、模拟仿真等i p 核可能是自己开发的,也可能是第三方的,使用前必须对其进行功能验证系统 级验证主要确认芯片体系结构是否满足所赋予的功能性能要求模拟仿真主要 关注模块一模块( i p 核一i p 核) 问互连验证,系统总线协调性验证和标准规范兼 容性验证等,由于复杂度高,可通过事件驱动秘加速技术,如硬件加速器、模拟 发生器和快速建模试验等来加速和简化仿真工作 f p g a ( f i e i dp r o g 叫衄1 曲l eg 嘶岫) 验证作为硬件验证工具,可以将所设 计的砌l 级代码综合实现后写入f p c 认芯片进行调试检错,主要分为设计输入、 综合、功能仿真( 前仿真) 、实现、时序仿真( 后仿真) 、配置下载、下载后板级 调试检错这几个步骤。总的来说,f p g a 验证是整个s o c 设计中一个重要而且 有效的验证步骤,用来改进r r l 级设计代码,验证功能的正确和完整性,提高 s o c 流片成功率i 瑚n 本文中我们构建了一个基于大容量f p ( 认的s o c 验证平台对所设计的s o c 进行逻辑功能验证这种s o c 验证平台不但能对所设计的该s o c 迸行逻辑功能 验证,而且也能对其它的s o c 进行逻辑验证,我们把a i 砸r a 公司的n i o s i i 核放到该平台上也能正常运行圈说明该验证平台可作为一个通用的验证平台 运用到s o c 设计的逻辑功能验证之中 , 山东大学硕士擘位论文 1 4 本章小结 本章简要说明了徽电子技术发展到s o c 阶段的设计方法,并介绍了基于容错 的s 0 c 的可靠性设计同时简单阐述了s o c 验证方法的发展现状以及我们在本文 中将要构建的基于大容量f p g 的逻辑功能验证平台。 山东大学焉士擘位论文 2 1 奇偶校验码 第二章容错机制及相关理论 奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中l 的个数恒为奇数或偶数的 编码方法,它是一种检错码删可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂 直奇偶校验等几种 2 i 1 垂直奇偶校验 垂直奇偶校验又称为纵向奇偶校验,它是将要发送的整个信息块分为定长m 位的若干段( 比如说n 段) ,每段后面按l 的个数为奇数或偶数的规律加上一位 奇偶位其特点及编码规则如下所示: 1 ) 编码规则: 垂直奇偶校验编码示意图如图2 1 所示 t i “i ”i h1 i 。i 。i 。i 信 i 息 l 位 i i i - i - j r ln r - 冗余位 圈2 1 垂直奇偶校验编码 偶校验:r l = i l l + i h + + i 一( i = l ,2 ,n ) 奇校验;r i = i i l + 1 2 l + + i 一+ l ( i = 1 ,2 ,n ) 其中m 为码字的定长位数 n 为码子的个数 。+ ”指模2 加,即异或运算 垂直奇偶校验的编码效率为r = m ( i 叶1 ) 2 ) 特点:它能检测出每列中所有奇数个错,但检测不出偶数个的错因而 对差错的漏检率接近l 2 如表2 1 所示为8 位1 0 段垂直奇偶校验实倒 t 当查盔竺曼主! 堡丝苎 2 1 2 水平奇偶校验 位数字ol2 3456789 c 。 o1oiololol g ool lo0lloo g 0 00 olll lo0 c oo o 00oool1 已 l l l l l l i lll g l l l l ll1ll1 c ,o00oo0o0o0 偶 0ll0loollo 已 奇 loolo1 1oo1 表2 18 位l o 段垂直奇偶校验 水平奇偶校验又称为横向奇偶校验,它是对各个信息段的相应位横向进行编 码,产生一个奇偶校验冗余位其编码规则及特点如下: 1 ) 编码规则: 水平奇偶校验编码规则示意图如图2 2 所示 发ti ui ”i n r l 送ii = li i -b 顺i 序i i 。i 。i r - l t 冗余位 图2 2 水平奇偶校验编码 偶校验:r i - i - i + i 一+ i h ( i 2 l ,2 ,1 1 ) 奇校验;r i - i n + i 2 + + i i ( i = l ,2 。n ) 其中m 为码字的定长位数 n 为码子的个数 山东大学硕士学位论文 。+ 。指模2 加,即异或运算 水平奇偶校验的编码效率为r = n ( n + 1 ) 2 ) 特点:它不但能检测出各段同一位上的奇数个错,而且还能检涌出突发长 度 钿的所有突发错误。其漏检率要比垂直奇偶校验方法低,但实现水平奇偶校 验时,一定要使用数据缓冲器。如表2 2 所示为水平儡校验示锣鼍。 2 1 3 水平垂直奇偶校验 同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就构成水平垂直奇偶校验,也称为纵 横奇偶校实验编码规则及特点如下; 1 ) 编码规则: 水平垂直奇偶校验编码规则示意图如图2 3 所示。 i hr i i i h i r i l “r - i 图2 3 水平垂直奇偶校验编码 b b m l k k 发送顺序 山东大学硕士学位论支 若水平垂直都用偶校验,则有: r t 一l = i + i 。f + + i h ( i = l ,2 。i ,皿) r lj = i i j + i l ,+ + i - ( j = l 。2 。,n ) l o i 什l - r i i + r - 叱l + + r - 1 - = = r i 1 + r t 1 + + r t 其中m 为码字的定长位数 n 为码字的个数 + 指的是模2 加,也即异或运算。 水平垂直奇偶校验的编码效率为r = 姗( ( m + 1 ) ( n + 1 ) 2 ) 特点:它能检测出所有3 位或3 位以下的错误、奇数个错、大部分偶数个 错以及突发长度 = m + l 的突发错,可使误码率降至原误码率的百分之一到万分之 一。如表2 3 所示为水平垂直奇偶交验示例。 。 j _ _ 。 0l2 3456789 o1olol0lol 0o1 1ool l00 o0 o olllloo 0ooo 0oool 1 l ll ll 1 l l l l l l1 lll ll l 1 000000oo00 ol 1olo0llo 校验码字 l o o 0 l l 0 l 2 1 4 2 位奇偶校验 表2 3 水平垂直奇偶校验 两位奇偶校验一位采用奇校验,一位采用偶校验,两个校验位同时进行校验 2 位奇偶校验的编码规则示意图如图2 4 所示 字 字 擞a g g q g g g 嵋 一a g g q g g g 虫茎奎竺曼主竺堡兰苎 1 2 1 1 2 2 b k l 毛心l - n if o l r 1 2r 缸 r i _ l h t 信息位冗余位 图2 42 位奇偶技验编码 奇校验:n i 也+ 。+ i l 萨l ,2 。神 偶校验:r 籼咄i “一+ kg = l ,2 。曲 其中m 为码字的定长位数 n 为码子的个数 。+ ”指模2 加,即异或运算 它能检测出所有3 位或3 位以下的错误、奇数个错、大部分偶数个错以及突 发长度 o ( x x x | x i l, 蛔牛 c j 4 一 ;i;孽i t jl e d - ; 图5 41 0 读时序 m m 渤 ;= 瞄 山东大学嗣士学位论文 厂u _ 一l乙_ 7 1j _ r l j 啊1 - j _ 1 - 厂1 _ 几 j ) 。c x i o ) ( ) 铡d o ( ) o 。( ) o o ( ) o ( ) ( ) 。o ( ) o o ( ( ) ( x 1 i i t l e d 一 n - t l、i k t 览 图5 51 0 写时序 核心板实物图片见附录2 。在板子上清晰可见所需要的进行逻辑功能验证的 各个模块。 引i 山东大学硬士学位论文 5 3 对所设计的s o c 模型进行逻辑验证 我们前面对s 0 c 进行了可靠性的研究并进行了相关的设计,并设计了一个基 于大容量f p g a 的s o c 验证平台,下面我们就用所搭建的验证平台对所设计的 s o c 进行逻辑功能验证 利用s y 印l i 匆p 8 6 2 和q i 斌岫i i6 o 对f p g a 进行编程,把所建立的s o c 模型实现在f p g a 板子上,并进行功能调试。 把所设计模块加到整个工程里面之后,运用s y n p l 姆p m8 6 2 对整个工程进 行综合,综合出的一部分r 1 儿电路如图5 6 所示。 图5 6s y 印l i 鸟综合r 1 儿部分电路 通过s y n p l 晦p f o8 6 2 的综合,把综合后的文件导入到q l l a 巾培6 o 进行整 个工程的编译编译成功后q u a r t 峪6 o 出现如图5 7 所示,由图可以看出所设 计的s o c 编译后占用e p 2 c 2 0 q 2 4 0 c 8 的资源情况,其中占用逻辑单元为 7 5 0 8 1 8 7 5 2 ( 4 0 ) ,占用寄存器2 1 3 8 ,占用引脚8 8 ,1 4 2 ( 6 2 砂,占用存储单元 8 9 0 8 8 2 3 9 6 1 6 ( 3 7 ) 编译完成所生成的其它各种信息这里不在一一给出,最后给出编译后生成的 2 山东大学硬士学位论文 实现在f p 6 | a 上的s 0 c 版图信息如图5 8 所示 图5 7 器件编译信息 圈5 8 实现在f p g a 上的s o c 版图 把生成的f 或p o f 文件通过q i 姗n6 0 的舯咽舳蛳r 配置到验证平台上 之后,该s o c 可以可靠运行 山东大擘焉士学位论文 s 4 本章小结 本章介绍了我们搭建的s o c 逻辑验证平台,并用该平台对我们设计的s o c 模型进行了逻辑功能验证验证。结果显示我们搭建的s o c 验证平台能够可靠运 行,并且验证了我们的s o c 模型有足够的可靠性,可以应用到一定的可靠性应 用领域。同时我们的验证平台可以作为通用的验证平台对设计的s o c 进行逻辑 功能验证。 山东大学磺士学位论文 结论与展望 随着高可靠性应用领域的不断拓展,系统设计的可靠性变的越来越重要而 单片s o c 作为各种智能系统的核心,其可靠工作与否直接关系到整个系统的性 能。同时随着s 0 c 所包含模块的规模不断扩大,其验证测试变得越来越复杂和 难以实现。 本文中,我们在s o c 的设计中充分考虑了其可靠性,加入了非常全面的可 靠性算法,采用奇偶校验、t 墩( 三模冗余) 寄存器、片上朗 c 、流水线重起和 强迫c c 眦不命中等多层次容错机制来提高s o c 的可靠性,经实验验证该s 0 c 模型具有很高的可靠性。在论文中给出了主坤核m c 讲e 的v h d l 代码鉴于s o c 逻辑功能验证比较困难,我们因此基于大容量f p g a 建立了一个s o c 验证平台 来进行s o c 逻辑功能验证,经实验该验证方法可靠方便,我们还配置了一个 a i :i e r a 公司的玎i i i 核放入平台进行验证也可以顺利运行,说明该平台可作 为通用的验证平台对设计的s o c 进行逻辑功能验证 通过对本课题的研究,我对s o c 的可靠性设计及验证有了比较深入的了解, 加强了对l c 设计及其验证的诸多方法的理解,了解了一些理论在实际中的具体 使用方法,从中受益匪浅,使我实际开发项目的能力和分析问题、解决问题的能 力得到了很大的提高,为我今后的研究、工作积累了宝贵的经验。 本课题中仍有许多不足之处,比如验证方法比较单一。如果能采用更加 全面的验证方法来综合对s o c 进行验证,更能验证其可靠与否并加以改进, 可以得到更可靠的s o c 模型 坐查查兰塑主兰垡丝兰一 附录 附录l 该s o c 主口核m c o 件的v l 西l 代码 l i b 删c y 玎巳e e ; u i e e e 吣g k j l 6 4 枷; u w o f k 切增眈a u ; u 辩w 溅c o n f i g a l l ; l l s ew 饥k i f h c e a l l ; u 辩w o 出锄n _ b 乱a l l ; u w 吐锄n b a c o m p a u ; u w m k d t j b u g a n ; a m t y m c o i s p o n ( :i ns t dl o g i c ; :i nc i k 期p e ; :i nc i kt y p e ; :i n c l k :i y p e : :i nm 锄o r y 皿:i y p e ; :o u t m 栅瑗o u 蔓够p e ; :m l n 啪e ; :o m i o l l t :i y 】p c ; :i n p c i 迅:i y 】p e ; :吣p c io 砒咖e ; :i n d 矾l i fi nt y 】p c ; :m n 删o mt y p c ; :咖s d 姗9 ml y p c ; :i n e i h 砸t y p c ; :o mc t h 们n :l y p e ; :i nc l k g 嗯9 峨劬p e ; :i n s t 4 j o g k 伽p o n 曲l 培唔 p o f t ( r s t i n :ms t dl o g i c ; p c i r s l i n :i n s “l j o g i c ; c l l :i n d k :i y p c ; 一般池肚晷一=荟8。舭脚=露如幽-薏咖咿雠 k 止 p d c 傲 :i n c 墩l y p c ; 璐的毗:砌s 缸l o g i c ; p c 趣胁l n :o i 吐蛐u o g i c ; c g o :i n c 岫p 哦:i y 睥 ) ; d m p c 岫e m ; 伽衄| p 咖删d s u 咖 p o n 【 c 墩:i n c 取l y 】p c ; d m i :缸d s l 蚰呻通孵; 由:o i l td s i 皿哪哪:i y p e ) ; e n d m p m 咖; 鼬掣叫r 啦:s d - i o 罂c : 删驴砒i m :l um 聊p e ; 戤印m i :m9 i n = 聊p e ; s i l 乒l a la l l b s l

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