[发明专利]处理器芯片仿真器

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理器芯片仿真器。

背景技术

处理器芯片内有用户开发的用户程序，在用户程序的编写和调试中，所使用的工具一般是仿真器。仿真器内使用包含产品处理器芯片各项功能的仿真芯片，用于模拟产品处理器芯片的工作行为，仿真芯片与仿真器其他部件(存放用户程序的程序存储器、存放数据的数据存储器，以及用户电脑上的集成开发环境等)配合实现用户程序的仿真运行和各项调试功能。

处理器芯片一般都含有片内XRAM(on-chip expanded RAM，外部随机存储器)，作为存放数据的数据存储器，可用于数据存放、缓存，以及参数传递等等。XRAM在物理特性上具有上电值随机的特性，也就是说，芯片每次重新上电后，XRAM内数据都是随机值。这一特性是处理器芯片代码设计时需要关注和考虑的，例如，代码中需要设计初始化XRAM数据缓存区、防止数据缓冲区未初始化就读取内容的代码段等，所以也需要在仿真器设计中等效实现这一功能，供用户在开发代码时对这样的代码段进行调试和测试。

现有的仿真器设计中，以仿真芯片替代产品芯片，仿真芯片内包含了与产品芯片功能、性能基本一致的XRAM模块，仿真器上电时仿真芯片内的XRAM数据是随机值，与产品芯片一致。但是，仿真器还需要模拟产品芯片反复上下电的过程，而一般考虑系统初始化时间、稳定性和使用寿命等因素，仿真器整机不会做成反复重新上下电，而是把来自外围的上下电等效为一个复位信号，具体来说，就是在发生下电/重新上电时，仿真器整体不下电/重新上电，而是检测出下电/重新上电的行为，产生一个进入/退出复位的信号给仿真芯片，控制仿真芯片进入/退出复位状态。退出复位后，仿真芯片内的程序指针、寄存器值、存储器值等需要都回到上电后的初始状态，从功能上等效实际产品芯片的上电后状态。这其中也包括仿真芯片内的XRAM区域，在重新上电发生后XRAM区域内的数据需要全部变成随机值。

现有常见仿真器的做法是，仿真芯片内的XRAM等效为双口RAM，在检测到退出复位、重新上电的信号后，仿真器产生一组随机数，并绕开芯片处理器从后台通道对仿真芯片的XRAM区域执行一遍全片写入随机数操作，从功能上等效了产品芯片重新上电后，XRAM内全部变成随机值的特性。但是，实际产品芯片中重新上电后XRAM内数据变成随机数是XRAM的物理特性决定的，从重新上电到XRAM数据都为随机数，中间是没有额外耗时的。现有仿真器中这样的做法，虽然从功能上等效出了XRAM重新上电后数据变为随机值的功能，但是因为存在一个产生一组随机数，并通过后台通道对全XRAM重新写入随机数的过程，这一过程有一定的耗时，一般会有几十到几百微秒级(基于常规XRAM 5-20纳秒写入延时，XRAM10-100K字节大小，仿真器以60-100M速度写入)。如果处理器芯片配置中XRAM的存储容量较大、XRAM的写入时延较大、仿真器写入XRAM的操作速度较低，这个耗时也会随之增加，造成仿真器与实际产品芯片在上电性能上的明显差异，不利于用户代码的调试和测试。同时，双口RAM结构较为复杂，有两组通道可以对XRAM进行读写操作，也降低了系统的可靠性。