【摘要】：隨著半導(dǎo)體與集成電路技術(shù)的發(fā)展,成百甚至上千的IP核將集成到單個芯片上,片上系統(tǒng)(System on Chip,So C)內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)的吞吐量、延時、功耗、信號完整性以及時鐘同步等問題變得更加復(fù)雜。片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip,No C)采用基于數(shù)據(jù)包的傳輸方式,為模塊之間的互連提供高效、可靠、靈活的通信架構(gòu),成為解決復(fù)雜So C設(shè)計中全局互連與通信問題的有效方案。片上網(wǎng)絡(luò)No C的架構(gòu)特性為片上系統(tǒng)的驗證和測試帶來了挑戰(zhàn)和機遇,迫切需要測試和驗證方法的改進和創(chuàng)新。論文對基于No C的片上系統(tǒng)驗證和測試中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究,重點解決了測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、面向No C的多測試模式的測試殼設(shè)計、面向測試優(yōu)化的No C映射等關(guān)鍵問題,并最終建立了模塊化的基于No C的片上系統(tǒng)驗證測試平臺。論文首先提出了一種基于No C的片上系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)壓縮編碼——改進型游程編碼AFDR,可用于實現(xiàn)IP核測試數(shù)據(jù)的壓縮,使得整體片上系統(tǒng)測試時間有效地減少。運用該編碼方案對多組ISCAS’89標(biāo)準電路的測試數(shù)據(jù)進行壓縮,并和其他壓縮方案進行了比較。實驗結(jié)果表明,通過同時對0游程和1游程進行處理,并對特定序列進行進一步的優(yōu)化編碼,提出的AFDR編碼壓縮效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)壓縮方案,其平均壓縮比優(yōu)于MFDR編碼11.22%,優(yōu)于SVIC編碼1.92%。論文同時還給出了AFDR編碼優(yōu)越性的理論分析和相配合的解壓縮電路設(shè)計。為解決系統(tǒng)芯片的高效測試問題,提出了一種改進的兼容IEEE 1500標(biāo)準的嵌入式IP核的測試殼,該測試殼模塊可高效地支持基于No C的片上系統(tǒng)單播和多播測試。此外,設(shè)計的串行和并行測試響應(yīng)比較器使得IP核有無故障可在測試殼內(nèi)直接確認,并在單播和多播測試模式下快速傳輸測試結(jié)果,極大地提高了測試的效率和靈活性。此外,論文還介紹了相關(guān)的多播數(shù)據(jù)傳輸無死鎖路由器的設(shè)計。以ISCAS’89電路作為IP核構(gòu)建了多個No C,進行單播和多播測試實驗。實驗結(jié)果表明,該測試殼可以有效地實現(xiàn)基于No C的片上系統(tǒng)多模式測試,且所設(shè)計的串并行測試響應(yīng)比較器可明顯地減少測試時間。在設(shè)計了內(nèi)嵌IP核測試殼的基礎(chǔ)上,為實施基于No C的片上系統(tǒng)并行測試,深入研究了多核并行測試調(diào)度算法,并基于設(shè)計的并行測試結(jié)構(gòu),提出了面向測試優(yōu)化的No C映射方案。首先提出一種分段式的測試優(yōu)化的映射方法,在滿足帶寬和分組內(nèi)IP核個數(shù)約束的條件下,使用分組調(diào)度算法先得到并行測試時間最小的分組,然后基于現(xiàn)有分組和IP核之間的通信量約束,運用啟發(fā)式算法實現(xiàn)測試優(yōu)化的No C映射。實測數(shù)據(jù)表明,應(yīng)用該方案后,測試時間平均減少12.67%;與隨機任務(wù)映射相比,映射代價平均減少24.5%。論文還進一步提出了一種協(xié)同測試優(yōu)化的No C映射算法,基于多目標(biāo)優(yōu)化的遺傳算法協(xié)同優(yōu)化測試時間和映射開銷,并通過調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)的比例,適應(yīng)不同No C應(yīng)用需求。實測數(shù)據(jù)的比對表明,在協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)均衡的情況下,可獲得更優(yōu)的總體開銷。最后,論文給出了基于No C的片上系統(tǒng)驗證測試平臺的設(shè)計,依據(jù)VMM驗證方法學(xué)構(gòu)建片上系統(tǒng)驗證平臺,通過實例證明該平臺可有效地完成基于No C的片上系統(tǒng)功能驗證,并給出覆蓋率分析報告�；赑ower PC和FPGA實現(xiàn)可重構(gòu)的No C測試平臺,ITC’02基準電路測試優(yōu)化的No C映射的實測結(jié)果表明,測試平臺可有效地完成結(jié)構(gòu)可配置的No C的硬件仿真,并評估實際測試時間、面積等開銷。驗證平臺的功能驗證信息提供設(shè)計輔助信息,重構(gòu)映射在測試平臺后,得到的硬件仿真信息可再反饋至驗證平臺,調(diào)整基于No C的片上系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)或測試結(jié)構(gòu)設(shè)計,從而構(gòu)成片上系統(tǒng)的軟硬協(xié)同驗證測試平臺。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN407
【圖文】：

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本文編號：2731791