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随着科技的发展,半导体工艺制程进入超深亚微米时代,在一个小小芯片上集成上百万甚至上亿个晶体管成为现实。集成技术的飞速发展使得IC(Integrated Circuit)设计与制造业引起了一股整合潮流,系统芯片(SoC,System on a Chip)是当前技术发展的必然趋势,现在任何芯片厂商都以面积最小化、功能最大化为自己的发展方向。SoC的出现带来诸多优点的同时,也给电路设计和验证带来新的挑战。 本论文以微控制器软核设计和验证为例,重点研究SoC总线架构技术、IP核集成和重用技术、SoC验证技术。论文的主要工作和成果如下: 1.论文讨论了SoC的设计和验证方面的关键技术。文中详细讨论了SoC的设计和验证的挑战,IP(Intellectual Property)核集成和重用技术,验证IP的重用技术以及功能验证自动化。 2.论文设计了一个八位RISC(Reduced Instruction Set Computing)微控制器软核,该软核是SoC。文中首先描述了该软核的体系结构,指令集设计,时序规划和流水线设计;然后详细描述各功能模块的设计。 3.论文分析了ASIC(Application Specific Integrated Circuits)电路常用验证技术,比较了ASIC和SoC验证技术的异同点,突出SoC验证技术更关注IP核间通讯接口的验证,并根据SoC规模大和复杂度高的特点,提出构建一个具有可重用性和一定的自动化特性的集成化验证环境。 本文设计的微控制器软核符合VSI Alliance全部IP标准和规范,设计中突出层次化总线结构和接口标准化的特点。构建的集成化验证环境对微控制器软核进行了验证,结果表明它比传统单一验证技术效率高,并达到了可重用性和自动化的指标要求。