[发明专利]一种片上多核处理器功能验证方法

说明书

技术领域

本发明属于片上多核处理器的功能验证领域，尤其是一种片上多核处理器功能验证方法。

背景技术

随着处理器的发展，单核处理器已经遭遇到频率、性能和功耗等瓶颈。因此，处理器生产厂商已经将目光转移到“横向发展”的片上多核处理器上来。片上多核处理器可以再无需提高频率、无需大幅度提高功耗的前提下，提高处理器的性能。片上多核处理器的诞生给计算机体系结构、操作系统、软件设计都带来了极大的挑战。同时，如何验证片上多核处理器的功能正确性也已经成为片上多核处理器生产过程中的重中之重。

用软件（参考模型）来模拟片上多核处理器的行为，进行功能验证，是片上多核处理器验证的重要方法。

片上多核处理器验证的重点和难点在于高速缓存的一致性问题，所以在验证片上多核处理器时，应当将主要的工作量放在这个问题上面。

发明内容

为了克服已有片上多核处理器的功能验证技术的无法解决串行仿真器（参考模型）模拟并行的片上多核处理器的调度问题的不足，本发明提供一种有效解决串行仿真器（参考模型）模拟并行的片上多核处理器的调度问题的片上多核处理器功能验证方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种片上多核处理器功能验证方法，建立一个参考模型以及参考模型与待验证多核处理器的接口，所述参考模型接受设定格式的文件输入，并根据输入进行取指、译码和执行等操作，在此过程中输出相应值；参考模型会将自身的输出值和待验证多核处理器的输出值进行对比，以完成功能验证。

进一步，所述验证方法的流程如下：

第一步，生成或者编写一些针对片上多核处理器的程序文件，这些程序文件作为系统激励被片上多核处理器载入，每个处理器核同时开始进行仿真，在仿真的过程中，片上多核处理器会记录仿真中的运行状态并输出文件，其中的一些文件作为片上多核处理器参考模型的激励输入，另外的一些文件作为结果的对比的文件；

第二步，片上多核处理器仿真结束后，程序文件会被转化为片上多核处理器参考模型所需要的格式的程序文件，并且被参考模型读入；同时参考模型也会读入片上多核处理器仿真之后生成的文件；

第三步，参考模型按照指令序列文件和读写指令序列文件中的指令顺序开始仿真；其中，每条指令也分为取值，译码和执行等阶段；参考模型对多核处理器各个核的调度方法，就是根据指令序列文件和读写指令序列文件进行的；参考模型和片上多核处理器执行相同的指令流，并且在执行的过程中，参考模型会将自身产生的对比信息与片上多核处理器产生的信息进行对比，如若出错则及时停止仿真；

第四步，仿真正常停止之后，参考模型会将自己产生的寄存器状态文件和片上多核处理器产生的寄存器状态文件相比较；若比较通过，则本次仿真顺利结束。

所述第三步中，在指令执行阶段实现了切换中央处理器机制，按照指令序列文件中来自各个处理器核的指令的顺序，参考模型切换到相应指令所对应的处理器来执行这条指令。

更进一步，所述验证方法还包括软硬件协同仿真过程，具体如下：

首先，生成一段指令流，这段指令流作为片上多核处理器的激励，进行硬件仿真；硬件仿真完成过后，会输出一些文件，这些文件会在参考模型仿真之前被参考模型读入；这些文件有：包括含有中断信息的中断历史文件，含有在DMA传输过程中完成指令信息的DMA传输文件以及含有TLB条目信息的写TLB历史文件，内存初始化文件；

接着，片上多核处理器仿真完毕后，生成的指令流被翻译成参考模型支持的格式，作为参考模型的激励；同时，参考模型会读入片上多核处理器的输出文件作为激励，进行软硬件协同仿真；在参考模型仿真过程中，参考模型会用自己产生的信息，和读写指令序列文件中的片上多核处理器仿真过程中产生的高速缓存命中或缺失信息，原子操作成功或失败信息，高速缓存行状态信息，访问的其他中央处理器的编号信息，读数据信息和被替换出来的高速缓存行信息进行对比；如果发现错误，及时停止仿真；如果仿真正常结束，参考模型会将自己的寄存器状态文件与片上多核处理器产生的寄存器状态文件进行对比，以完成功能验证。

所述参考模型接受的设定格式的读写序列信息输入，所述读写序列信息包含中央处理器的编号信息，是否为对称多核处理器信息，指令类型信息，原子操作信息，地址信息，写数据信息和PC信息；

参考模型的输出信息包括高速缓存命中或缺失信息，原子操作成功或失败信息，高速缓存行状态信息，访问的其他中央处理器的编号信息，读数据信息和被替换出来的高速缓存行信息。