[发明专利]一种使用快照的可调试性设计追踪方法及装置

说明书

本发明提出一种使用快照的可调试性设计追踪方法及装置，涉及集成电路可调试性设计技术领域，该方法包括步骤1，设置追踪缓存与快照缓存的容量，确定追踪信号的宽度限制与快照信号的宽度限制；步骤2，根据所述追踪信号与所述快照信号的宽度限制，生成寄存器簇并迭代选择寄存器簇，从而确定所述追踪信号与所述快照信号；步骤3，根据所述追踪信号与所述快照信号，设置追踪结构，其中所述追踪结构包括追踪控制器、触发器、追踪总线、追踪缓存、快照缓存。本发明可以显著的提高调试数据的状态恢复率，增加硅后调试的可观测性，缩短硅后调试时间；本发明可以确定性的恢复关键信号；本发明可以减少追踪信号选择方法的运行时间。

技术领域

本发明涉及集成电路可调试性设计技术领域，特别涉及一种使用快照的可调试性设计追踪方法及装置。

背景技术

随着集成电路设计复杂度的增加和快速产品化压力的增大，可调试性设计成为硅后调试的支撑技术。由于设计复杂度高、软件模拟速度慢、时延模型精度低等因素制约，硅前验证已无法保证硬件设计的正确性，一些设计错误遗漏到硅后，甚至在芯片投入市场后才被发现，造成巨大损失，硅后调试作为量产前最后一道质量控制环节，可验证流片后芯片的正确性，并检测、定位和诊断硅前遗漏的错误，由于流片后芯片可观测性差，使得硅后调试成为集成电路开发流程中的重要瓶颈，甚至需要耗费一半以上的开发时间，可调试性设计通过在芯片设计阶段增加辅助硅后调试的调试电路，以提高硅后调试时的芯片的可观测性，缩短硅后调试时间。

基于追踪的可调试性设计作为主流的设计方案，通过在芯片中增加追踪缓存，可在硅后调试时提供连续多拍的实时追踪能力，并已成为硅后调试的主要技术之一，并广泛应用于商业等处理器中,例如ARM架构的处理器和IBM Power系列处理器。一个完整的追踪设计通常包括：触发模块、追踪控制器、追踪缓存，如图1所示。触发模块用于监控调试中的触发事件或者触发序列，当指定的触发事件或序列发生时，触发单元会监测到触发信息并告知追踪控制器。追踪控制器接收到触发模块的触发信号，开启信号追踪，将追踪数据存储到追踪缓存中。追踪控制器还可以根据调试需求配置触发单元中的触发事件等调试参数。追踪缓存可实时存储追踪数据。当追踪缓存存满追踪数据后，可将追踪缓存中的数据通过调试接口输出到片外，以用于后续的状态恢复和错误调试。

工业界现有的追踪设计的方法是选择重要的功能信号或者与处理器指令流相关的功能信号，并将这些功能信号通过调试总线连接到追踪缓存上。例如ARM的调试架构一般是将处理器的指令计数器、指令等存储到片上追踪缓存中。这类方法有助于软件级别的调试，但对电路级错误的调试帮助有限，如何在流片后细粒度的准确查找、诊断和定位设计错误成为硅后调试的瓶颈。

状态恢复是电路级错误检测和定位的主要技术，其利用已知的电路逻辑状态恢复未知电路逻辑状态的方法，通过状态恢复可知更多电路内部信号的状态值，从而提高了电路的可观测性，辅助硅后调试中错误的诊断和定位。其基本原理是利用逻辑单元的逻辑功能进行逻辑推导，使用已知信号状态恢复未知信号状态。通常有三种逻辑门的恢复策略：前向恢复，后向恢复和组合恢复。前向恢复是利用逻辑门的输入推断逻辑门的输出，后向恢复是利用逻辑门的输出推断逻辑门的输入，组合恢复是结合逻辑门的输出和部分输入推断未知的输入。这些恢复操作如图2所示。对于时序逻辑门，也可进行恢复操作，但需要考虑时序关系。利用这些恢复原理，可以构建状态恢复模拟器，它以追踪缓存获取的追踪数据作为输入，恢复未追踪的数据，从而获知更多的门级信号状态，通过与模拟仿真得到的数据进行比较，可以在电路级检测、定位和诊断硅前的设计错误。状态恢复率是评价追踪信号对未追踪信号的恢复能力的指标。状态恢复率定义为：经过状态恢复后所有可知的寄存器状态的总数目与追踪获取的寄存器状态的总数目的比值。在同样数目的追踪信号和同样的追踪周期下，状态恢复率大，就代表可以获知的内部寄存器状态更多，内部的可观测性就更大，更有助于电路级错误的调试。