本文選題：功能驗證 + 遺傳算法��； 參考：《浙江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用需求的不斷提高,多核處理器的體系結(jié)構(gòu)變得愈加復(fù)雜,設(shè)計規(guī)模越來越龐大。功能驗證已經(jīng)成為多核處理器設(shè)計過程的制約瓶頸,高效的功能驗證方法可以有效地縮短多核處理器的驗證時間和面市時間。本文的研究工作針對多核處理器的功能驗證,從基于仿真的驗證方法出發(fā),對其相關(guān)的領(lǐng)域進(jìn)行了研究和探索,提出多種技術(shù)以提高多核處理器的功能驗證效率,并成功應(yīng)用于兩款多核處理器的功能驗證。本文的研究工作主要分成以下三個方面逐步展開:(一)基于遺傳算法的覆蓋率驅(qū)動測試產(chǎn)生器研究在多核處理器的功能驗證過程中,驗證人員利用覆蓋率識別沒有驗證的功能,評估驗證工作的進(jìn)度。為了更好地建立覆蓋率與測試產(chǎn)生器之間的聯(lián)系,驅(qū)動測試產(chǎn)生器生成高質(zhì)量的測試,本文提出一種基于遺傳算法的覆蓋率驅(qū)動測試產(chǎn)生器。利用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法建立覆蓋率與測試產(chǎn)生器之間的聯(lián)系,根據(jù)覆蓋率分析結(jié)果自動改變測試產(chǎn)生器的約束和限制,驅(qū)動測試產(chǎn)生器生成全新的測試。這些測試比原有的測試質(zhì)量更高,可以覆蓋到原有的測試無法覆蓋的功能點。實驗結(jié)果表明,和隨機(jī)測試產(chǎn)生器相比,本文提出的測試產(chǎn)生器可以得到較高的覆蓋率,同時節(jié)約大約70%的驗證時間,顯著提高了多核處理器的功能驗證效率。(二)基于k均值算法的測試排序技術(shù)對于基于仿真的多核處理器功能驗證,利用測試產(chǎn)生器在短時間內(nèi)產(chǎn)生成百上千的測試是很有必要的,然而仿真大量的測試會耗費很長的時間,造成驗證效率低下,在驗證初期篩選出質(zhì)量較高的測試可以極大程度提高驗證效率。為此,本文提出一種基于k均值算法的測試排序技術(shù),根據(jù)測試的預(yù)估覆蓋率對測試進(jìn)行重新排序,篩選出可以在較短時間內(nèi)得到較高覆蓋率的高質(zhì)量測試,從而提高多核處理器的功能驗證效率。并在此基礎(chǔ)上提出三種改進(jìn)k均值算法,進(jìn)一步提高測試排序的效率和準(zhǔn)確度。實驗結(jié)果表明,本文提出的改進(jìn)k均值算法比標(biāo)準(zhǔn)的k均值算法具有更高的準(zhǔn)確度和效率。相對于隨機(jī)仿真測試,本文提出的方法可以在節(jié)約90%仿真時間的情況下,得到相當(dāng)?shù)母采w率。(三)對稱多核處理器參考模型研究基于仿真的多核處理器功能驗證效率很大程度決定于參考模型的仿真速度和準(zhǔn)確度。本文提出一個高效的對稱多核處理器參考模型,建立一個功能精準(zhǔn)級模型作為CPU流水線的參考模型,在保證準(zhǔn)確度的同時,顯著縮短建立時間,提高仿真速度;利用一個時序精準(zhǔn)級模型驗證對稱多核處理器的高速緩存一致性;并利用一個依賴時序序列作為以上兩個模型之間的接口。實驗結(jié)果表明,本文提出的參考模型擁有較低的建立難度,并且可以很好地兼顧仿真速度和準(zhǔn)確度,能夠幫助驗證人員快速發(fā)現(xiàn)和定位對稱多核處理器的功能錯誤,提高功能驗證效率。
[Abstract]:With the increasing requirement of embedded applications, the architecture of multi-core processors becomes more and more complex and the design scale becomes larger and larger. Functional verification has become a bottleneck in the design process of multi-core processors. Efficient functional verification methods can effectively shorten the verification time and market time of multi-core processors. In this paper, the functional verification of multi-core processors is studied. Based on the simulation verification method, the related fields are studied and explored, and a variety of technologies are proposed to improve the efficiency of multi-core processors function verification. It has been successfully applied to the functional verification of two multi-core processors. The research work in this paper is divided into the following three aspects: (1) A coverage driven test generator based on genetic algorithm is developed step by step. In the process of functional verification of multi-core processors, validators use coverage to identify functions that are not verified. Evaluate the progress of validation work. In order to establish better relation between coverage and test generator and drive test generator to generate high quality test, this paper proposes a coverage driven test generator based on genetic algorithm. An improved adaptive genetic algorithm is used to establish the relation between the test generator and the test generator. According to the results of the coverage analysis, the constraints and limitations of the test generator are changed automatically, and the test generator is driven to generate a new test. These tests are of better quality than the original tests and can cover functional points that the original tests could not. The experimental results show that compared with the random test generator, the proposed test generator can obtain higher coverage, save about 70% of the verification time, and improve the efficiency of functional verification of the multi-core processor. (2) the test sequencing technology based on k-means algorithm is necessary for the functional verification of emulation based multi-core processors, and the use of test generators to generate hundreds of tests in a short time. However, simulation of a large number of tests will take a long time, resulting in low efficiency of verification, screening out high quality tests in the early stage of verification can greatly improve the efficiency of verification. For this reason, this paper proposes a test sorting technique based on k-means algorithm, which reorder the test according to the estimated coverage of the test, and select the high quality test which can get higher coverage in a short time. In order to improve the efficiency of functional verification of multi-core processors. On this basis, three improved k-means algorithms are proposed to further improve the efficiency and accuracy of test sorting. The experimental results show that the improved k-means algorithm is more accurate and efficient than the standard k-means algorithm. Compared with the random simulation test, the method proposed in this paper can save 90% of the simulation time and get considerable coverage. (3) Research on the reference Model of symmetric Multicore processor; the efficiency of multi-core processor function verification based on simulation depends largely on the simulation speed and accuracy of the reference model. In this paper, an efficient reference model of symmetric multi-core processor is proposed, and a functional precision level model is established as the reference model of CPU pipeline. It can shorten the time of establishment and improve the speed of simulation while ensuring accuracy. A timing precision level model is used to verify the cache consistency of a symmetric multicore processor, and a dependent sequence is used as the interface between the two models. The experimental results show that the reference model presented in this paper has lower difficulty in setting up, and it can well balance the simulation speed and accuracy, and can help the verifier to quickly detect and locate the functional errors of the symmetric multicore processor. Improve the efficiency of functional verification.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP332

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本文編號：1994827