[发明专利]一种全覆盖的微处理器测试用例包自动生成方法

权利要求书

1.一种全覆盖的微处理器测试用例包自动生成方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、构建初始化函数Init，Init是测试用例的一部分，负责对指令组合在测试过程中所涉及的测试用例计数器、内存、运算部件和各类寄存器进行初始化，且将Init组织为单独的函数，在指令组合执行之前进行调用，Init的流程是：

1.1设置测试用例计数器，用于标识已运行过的测试用例和定位出错的测试用例，在运行环境构建开始时将测试用例计数器初值设为零；

1.2分配数据内存，包括源操作数和目的操作数使用的内存，根据数据类型分配不同的内存大小，类型包括：单字定点、单字浮点、双字定点和双字浮点；

1.3对于运算部件，通过连续执行空转指令NOP排空流水线；

1.4对于寄存器，依照状态寄存器、源寄存器和目的寄存器分别进行处理：状态寄存器是指表示系统运行状态的寄存器；源寄存器是指在指令组合中用来装载源操作数的寄存器；目的寄存器是指在指令组合中用来放置结果的寄存器，对以上三种寄存器的初始化过程如下：

1.4.1对状态寄存器中会被指令执行影响到的位清零；

1.4.2对源寄存器赋初值，初值的选择要使指令能正常执行；

1.4.3对目的寄存器清零；

第二步、构建状态输出函数Output，Output是测试用例的一部分，负责输出每条指令组合执行时的状态寄存器、目的寄存器和访存指令涉及的内存值；且将Output组织为单独的函数，在指令组合执行之后进行调用；

第三步、建立包含M条指令模板的指令模板库，M是微处理器指令集中指令的条数，测试用例中的每条指令都源自于该指令模板库；每条指令模板由指令ID、指令的汇编名称、源操作数类型和目的操作数类型构成，指令ID为枚举类型常量，指令的汇编名称为字符串常量，对应指令的汇编语法，源操作数和目的操作数类型为常用数据结构；

第四步、根据指令模板库构造大小为M^N的指令模板组合集合X，N为用户需测试的指令数，构造方法是：从指令模板库中任取N条指令模板构成一条指令模板组合，共形成M^N条指令模板组合，所有指令组合构成大小为M^N的指令模板组合集合X；

第五步、判断集合X是否为空，若为空，执行第九步，若不为空，执行第六步；

第六步、从集合X中任选一个待实例化的指令模板组合x，X＝X-{x}；

第七步、顺序对指令模板组合x中的每一条指令模板i进行实例化，方法是采用静态寄存器映射的方式实现i的源操作数类型和目的操作数类型的实例化，得到实例化后的指令为i’，相应得到x实例化后的指令组合x’，具体过程是： 

7.1如果指令模板i为CALL指令，执行步骤7.6；如果指令模板i为跳转指令，执行步骤7.7；否则，执行步骤7.2；

7.2根据源或目的操作数类型将所有寄存器划分成若干子集；

7.3设指令模板i的目的操作数类型对应的寄存器子集为J，x’中位于i’之前的所有指令的目的操作数所分配的全部寄存器集合为L，J＝J-L；

7.4为指令模板i的每个源操作数根据其类型分配对应寄存器集合中的一个寄存器，为指令模板i的每个目的操作数根据其类型分配J集合中的一个寄存器；

7.5如果指令i’中i’的前一条指令之间存在依赖关系，则在它们之间插入空指令，转第九步；

7.6对CALL指令进行实例化，方法是：

7.6.1创建叶子函数，叶子函数除空指令和返回语句外不包含任何其他指令，其地址作为CALL指令的操作数，并在叶子函数入口地址处设置标号_cvt_lp，使函数返回时可继续执行CALL指令的下一条指令；

7.6.2将CALL指令模板中的源操作数实例化为空，目的操作数实例化为7.6.1中定义的标号_cvt_lp，生成带目标地址_cvt_lp的调用函数指令，形式为“call_cvt_lp”；

7.6.3转第八步；

7.7对跳转指令进行实例化，方法是：

7.7.1如果跳转指令为指令组合中的第一条跳转指令，建立该指令组合的跳转表，初始化跳转表，建立第一条表项内容；如果不是第一条跳转指令，则在跳转表中增加一条表项内容；跳转表是记录指令组合中跳转指令信息的表，每一项代表一条跳转指令信息，包括标号、指令和目标地址，标号代表该表项的入口地址，为每条跳转指令跳转的目标地址；指令代表跳转指令；目标地址代表跳转指令结束跳转时返回指令组合下一条指令的地址；填写跳转表表项内容的方法是：标号部分填写表项的入口地址；指令部分填写无条件跳转指令；目标地址部分填写指令组合中跳转指令的下一条指令地址；

7.7.2实例化跳转指令模板，跳转指令模板的源操作数类型实例化为空，目的操作数类型实例化为跳转表表项的标号； 

第八步、将第一步获得的初始化函数Init、第七步获得的指令组合以及第二步获得的状态输出函数Output顺序连接成一条测试用例，返回第五步；

第九步、将全部测试用例打包构成测试用例包，输出该测试用例包。

2.如权利要求1所述的一种全覆盖的微处理器测试用例包自动生成方法，其特征在于在指令个数过多，寄存器无法划分成足够的子集时，采用经典的寄存器分配算法为指令模板i的源操作数和目的操作数进行动态映射分配。