大规模集成电路-09ppt课件

大规模集成电路,张俊,LSI设计流程,2,需求,需求分析,需求规格,系统设计,系统体系结构设计,系统规格,软件规格,硬件规格,软件设计,C,功能设计,RTL,逻辑设计,GATE,版图设计,可测性设计,GDS,TESTPattern,制造、测试、封装,本讲的内容,3,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,SystemLSI的验证,4,HostCPU,DMAC,Memory,EmbeddedCPU,DataInput,DataOutput,ExternalMemory,MemI/O,HostI/O,MPEGDecoder,例：SetTopBoxSystem,1.功能验证HW、SW的单体功能验证HW、SW接口的验证、时序验证系统整体功能验证2.性能验证总线负载、处理性能、画质/音质等的验证,软硬件协调验证,SystemLSI验证的问题点,5,1.设计的大规模化例：超过1000万的电路规模问题：验证工具无法支持、验证速度太慢、无法按时交货对策：将系统分割验证、提高验证模型、设计层次的抽象化水平、使用高速但高价的验证工具、增加验证资源（人力、硬件等）,SystemLSI验证的问题点,6,2.设计的复杂化例：多个CPU、多种类IP、复杂总线的LSI构成问题：创建测试模式难度大、测试遗漏等对策：采用遗漏较少的测试方法（形式验证）、导入验证指标（验证覆盖范围）3.开发周期的缩短化例：验证时间占LSI开发周期的70%问题：LSI开发的后期工程再发现设计错误的话，必然会导致设计返工及验证时间的延长对策：导入系统级验证，从而在较高抽象度水平进行早期验证、利用已得到充分验证的IP,不同设计阶段的验证,7,算法级设计,体系结构设计,软件设计,RTL设计,Gate设计,版图设计,芯片制造,装置组装,算法验证,体系结构验证（包含HW/SW协调验证）,RTL验证,门级验证时序分析,版图验证,芯片验证,组装验证,基于HDL验证,基于C/C+验证,HW/SW协调验证,设计抽象度与验证速度,8,设计抽象度、验证速度、时序精度的权衡,设计抽象度,验证速度,时序精度,高,快,低,低,慢,高,抽象度、EDA工具,抽象度,9,抽象度指验证模型功能、构造、通信方法、时间概念等信息的详细程度。验证模型的抽象度水平由设计阶段及目的决定。,从硬件模块M1向模块M2写数据的例子,本讲的内容,10,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式(1)Simulation方式(2)Emulation方式(3)形式验证方式(4)HW/SW协调验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,功能、逻辑验证方式的分类,11,HW/SW协调验证方式,HW验证方式+SW验证方式,HW功能验证的分类,12,本讲的内容,13,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式(1)Simulation方式(2)Emulation方式(3)形式验证方式(4)HW/SW协调验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,EventDrivenSimulation,14,只对电路中有信号变化的部分进行运算及信号传播的手法,参考：时轮（TimeWheel）方式,15,在顺序执行的计算机上进行并行处理及时间概念相关处理时，时轮方式作为事件管理方法被广泛应用。,假定G1、G2、G3、G4的延迟为1ns，配线延迟为0，输入a、b、c为0。1ns后c变为1，3ns后a变为1，如右图所示向时轮登录事件。,事件按(1)、(2)、(3)、(4)的次序登录，再被顺序执行。,CycleBasedSimulation,16,将寄存器(FF)间组合电路的逻辑抽出并简化，反复执行组合电路运算处理及寄存器值更新处理的验证方式。,RTL,Netlist,逻辑综合,CycleBasedSimulator,静态时序解析,延迟验证(Sim),以同步电路为对象,由于对组合电路进行简化，验证速度比事件驱动方式要高出1到2个数量级,CycleBasedSimulation例,17,EventDrivenSimulator,CycleBasedSimulator,电路以逻辑单元来表现,事件及延迟的管理比较复杂,从HDL描述中抽出电路构造,简化,f=a*b*(c+d),无法反应延迟,参考：静态时序解析（STA）,18,基于传统门级仿真器的逻辑elseF=D;ElseF=E；,比较,RTL,NET,的一致判定,逻辑式的等价判定,形式验证工具,仿真结果的比较,以前的方法,验证时间2个小时没有遗漏,验证时间15天验证不充分,形式验证：Property验证,30,HDL,Property,读入,Property验证,结果,反例,生成违反规格的测试模式,SafetyProperty：一定发生什么、绝对不发生什么。例如：A一定小于100；A和B绝对不同时为0；LivenessProperty：满足某个条件时一定发生什么。例如：当A=1时B一定等于0；,Property验证：（1）将验证科目以Property的形式描述。（2）从HDL描述中抽出有限状态机。（3）探索所有的状态空间，检查是否与Property描述一致。,等价验证：TheoremProver,31,算法描述,数学模型化,基于逻辑简单化、归纳法及项目替代的等价证明,本讲的内容,32,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式(1)Simulation方式(2)Emulation方式(3)形式验证方式(4)HW/SW协调验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,HW/SW协调验证的效果,33,HW/SW协调验证的抽象度,34,本讲的内容,35,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式(1)Simulation方式(2)Emulation方式(3)形式验证方式(4)HW/SW协调验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,高位综合的验证问题,36,C,RTL,高位综合,算法级验证,C语言调试的印象高速，但无时序信息,RTL验证,HDL仿真验证的印象包含逻辑及时序信息，但速度很慢,验证精度、验证时间上存在很大差异,时钟级验证模型,37,C,RTL,高位综合,算法级验证,C语言调试的印象高速，但无时序信息,RTL验证,HDL仿真验证的印象包含逻辑及时序信息，但速度很慢,时钟精度的HW验证、系统级的性能评估HW/SW的I/F时序验证,时钟级验证,时钟级验证模型,高速化,追加,高位综合的调试问题,38,综合导致寄存器、运算器的共享数据通道与FSM的分离,必须具备C代码层次的调试功能,代沟,C语言与RTL的对应非常复杂，RTL仿真的调试非常困难！,高位综合后的调试功能例（Cyber）,39,C代码显示功能,将FSM上现在状态的位置置换显示为C代码的行位置。,C变量值显示功能,将数据通道上寄存器的值置换显示为C代码的变量。,本讲的内容,40,1功能、逻辑验证概要2功能、逻辑验证方式(1)Simulation方式(2)Emulation方式(3)形式验证方式(4)HW/SW协调验证方式3高位综合与验证4验证方式的比较,第九讲功能、逻辑验证,验证工具的处理速度,41,描述抽象度,算法级验证,RTL验证,门级验证,1,10,100,几十万,几千万,几亿,验证时钟数,Macro设计,芯片设计,系统设计（SOC),HDLSimulator,NetlistSimulator,CycleBasedSimulator,CSimulator,HardwareSimulator,Emulator,C+Simulator+FPGABoard,形式验证,总结,42,SystemLSI的验证时间占LSI开发周期的70%，缩短验证时间显的非常重要。在设计的后期