[发明专利]基于内存监视的处理器验证方法

说明书

技术领域：本发明涉及对处理器前端寄存器传输级RTL(RegisterTransfer Level)代码进行功能验证的方法，尤其指在模拟验证后期全系统验证阶段进行验证查错的方法。 

背景技术：验证测试是处理器设计中最费时费力却又必不可少的一个重要阶段。验证测试阶段所花费的时间一般占整个处理器从设计到实现总时间的70％以上。受上市时间的约束，迫切需要高效而又快速的验证方法的出现。 

验证包括两个过程：功能验证和时序验证。功能验证有模拟验证、形式化验证和FPGA原型验证等几种方法。模拟验证通过对RTL代码设计加载激励以检验其正确性。形式化验证为一种采用形式化推理验证参考设计和修改设计是否等价的方法。FPGA原型验证是采用专门的仿真软件快速建立芯片设计的硬件原型并加载到逻辑阵列中，模拟芯片的工作过程，与预期的执行结果进行比对，从而发现错误、修正原来的设计。这三种方法各有优势，互为补充，其中模拟验证是最基本的验证方法，在验证过程中使用最为广泛。软件模拟器是处理器的系统级模型，来自于处理器开发公司、开放的源码或由设计人员自己开发。软件模拟器模拟速度快，在处理器的模拟验证阶段起着非常重要的作用。 

在处理器的全系统功能验证阶段，验证人员主要面临以下几个问题：1.RTL代码模拟数据量大，执行过程复杂。大型验证程序一般要运行1亿个周期以上，波形文件在20GB以上，在如此大的执行结果中寻找出错点比较困难；2.验证人员对大型的验证程序算法本身不熟悉或者不完全精通，不能依靠算法本身的流程和执行轨迹来查找错误；3.软件模拟器不一定是由自身开发的，多数商用软件模拟器也不开源，验证人员只能通过软件模拟器得到验证程序最终的执行结果，不能通过修改或优化软件模拟器方便地提取所需要的执行信息。 

以上几个问题导致验证工作无法快速而有效地展开。传统的验证方法分别将某一个验证程序在软件模拟器和RTL模拟器上模拟运行。然后比较两者的执行结果，如果执行结果不相同，则主要依靠验证人员的经验和对验证程序算法的熟悉进行人工分析，查找RTL代码中存在的错误后并修改错误，再重新进行模拟。这种方法必须等到RTL代码模拟完毕之后才能进行结果比较，但RTL代码的模拟过程是一个非常漫长的阶段，很有可能在RTL代码开始模拟很短一段时间就出错了，这时剩下的模拟是没有意义的。并且验证人员需要在大量的执行节拍中找出出错点，这既需要验证人员对验证程序的了解和精通，也需要靠一定的运气，因此这种方法不但费时费力，而且查错效率不高。从现有公开的技术来看，处理器开发的过程一般是采用高级语言(C/C++/System C等)根据系统规范设计软件模拟器，然后进行RTL代码开发，验证平台是在此过程中统一开发的。目前还没有哪种验证方法能够在使用不开源的软件模拟器进行处理器开发的情况下，高效地进行验证并准确定位RTL代码中的错误。 

 发明内容：本发明要解决的技术问题是：在拥有一个软件模拟器但没有其源代码的条件下，提供一种高效的RTL代码的验证方法。在功能模拟验证阶段，由计算机来记录和查找验证程序在软件模拟器和RTL代码模拟器模拟情况的差异，找到RTL代码模拟结果的第一个出错点，以加速验证的执行。 

本发明的技术方案是：先将验证程序在软件模拟器上进行模拟，在模拟的同时监视软件模拟器中寄存器映射的内存的变化，并对该段内存进行采样，生成软件模拟器执行信息。接着在RTL代码进行模拟的同时，采集RTL执行信息并进行初级检索，一旦初级检索发现不匹配，一方面立即暂停RTL代码的模拟，另一方面通过生成精确同步点和高级检索，找到RTL级代码模拟出错的节拍，修改RTL代码中的错误后进行重新模拟。具体步骤如下： 

第一步，将验证程序在软件模拟器上进行模拟，在模拟的同时采用内存监视的方法监视软件模拟器中寄存器组(记为A₀，A₁，A₂，...A_i...，A_n-1，n为寄存器个数)映射的内存的变化，并对该段内存进行采样，生成软件模拟器执行信息。主要分为寄存器定位和信息采集两个步骤。