验证已成为芯片设计的瓶颈。根据有关的研究数据,目前多数的IC设计项目中,功能验证工作占了整个设计流程约60%—80%左右的时间,也一直以来都是设计中最困难和最有挑战性的课题之一。目前工业界采用基于仿真的验证作为主要的验证方式,如何快速而有效地实现功能验证平台完成功能验证成为当今IC设计验证领域的重要研究方向之一。 本文的研究内容是“十五”预研课题(项目编号:41308010307)的一部分。论文着重讨论了微处理器验证平台的设计实现,研究成果已成功应用于航空微电子中心微处理器内核“龙腾C1”以及基于该内核的“龙腾S1”SoC芯片的功能验证。本文主要的研究工作如下: 1.在充分分析CISC体系结构的基础上,完成了“龙腾C1”处理器中定点运算单元和微程序控制器的设计和实现。 2.根据“龙腾C1”体系结构的特点,提出了自底向上的层次式验证策略,并制定了验证计划。 3.设计实现了基于随机事务驱动的单元级验证环境,成功应用于“龙腾C1”各功能单元的验证,取得了100%功能覆盖率和代码行覆盖率。 4.提出一种基于虚拟系统Simics快速创建处理器系统级验证平台的方法,设计实现了“龙腾C1”系统级验证平台VMSIM。VMSIM可以模拟操作系统运行的外部硬件环境,而且仿真速度较传统验证环境提高了49.4倍,从而可以支持操作系统等大型复杂程序的仿真和调试。使用VMSIM对“龙腾C1”进行功能验证,功能覆盖率和微程序覆盖率达到了100%。 5.提出了一种基于虚拟系统的软/硬件协同验证环境的设计方案,并就其关键部件虚拟代理设备的设计实现进行了讨论,可以满足嵌入式系统中外部设备验证的需要。 本文成果不仅成功应用于“龙腾C1”微处理器的验证,而且还提供了指令系统扩展机制,支持其它指令系统的微处理器的验汪,对航空微电子中心对进一步研究开发的兼容Pentium甚至更复杂微处理器的验证提供支持,同时也对未来微处理器的验证研究提供了方法和思路。