Introduzione Hardware: progettazione e verifica Sviluppo di un ambiente di verifica Test e conclusioni Verifica funzionale dell’ALU del microprocessore Gaisler Leon3 Candidato: Pierluigi Picciau Relatore: Prof. Sergio Congiu Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione - Università degli Studi di Padova 11 Dicembre 2012 Pierluigi Picciau (1014465) DEI-Unipd Verifica funzionale dell’ALU del microprocessore Gaisler Leon3 1 / 21
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Verifica funzionale dell'ALU del microprocessore Gaisler Leon3
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Introduzione Hardware: progettazione e verifica Sviluppo di un ambiente di verifica Test e conclusioni
Verifica funzionale dell’ALU del microprocessoreGaisler Leon3
Candidato: Pierluigi PicciauRelatore: Prof. Sergio Congiu
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione - Università degli Studi di Padova
11 Dicembre 2012
Pierluigi Picciau (1014465) DEI-Unipd
Verifica funzionale dell’ALU del microprocessore Gaisler Leon3 1 / 21
Introduzione Hardware: progettazione e verifica Sviluppo di un ambiente di verifica Test e conclusioni
Piano della presentazione
1 Introduzione
2 Hardware: progettazione e verifica
3 Sviluppo di un ambiente di verifica
4 Test e conclusioni
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Il contesto
Ogheri Consulting GmbH
sede a Feldkirchen (Monaco di Baviera)attività di consulenza nell’ambito della progettazione e verificadi hardware
Il lavoro di tesi
Sviluppo di un ambiente per la verifica funzionale dell’ALU delmicroprocessore Gaisler Leon3
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Introduzione Hardware: progettazione e verifica Sviluppo di un ambiente di verifica Test e conclusioni
Piano della presentazione
1 Introduzione
2 Hardware: progettazione e verifica
3 Sviluppo di un ambiente di verifica
4 Test e conclusioni
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Progettazione dell’hardware
progressi nella tecnologia → complessità crescenteesigenza di strumenti per maggiore produttività
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Progettazione dell’hardware
Linguaggi HDL
linguaggi di descrizionesupportano le peculiarità dei sistemi hardware
esecuzione concorrentenozione del tempo
possono essere eseguiti → l’hardware può essere simulato
Principali linguaggi
VHDL (IEEE.1076)Verilog
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Verifica dell’hardware
Verifica funzionale
L’implementazione rispetta i requisiti di progetto?
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Metodologie di verifica
Directed testing
forza brutatest diretti
Random testing
sequenze casuali di transizionigenerazione vincolata (solotransizioni valide)
Coverage-driven verification
miglioramento del random testingcoverage (informazioni sull’efficacia)automazione e completezza
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Metodologie di verifica
Directed testing
forza brutatest diretti
Random testing
sequenze casuali di transizionigenerazione vincolata (solotransizioni valide)
Coverage-driven verification
miglioramento del random testingcoverage (informazioni sull’efficacia)automazione e completezza
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Introduzione Hardware: progettazione e verifica Sviluppo di un ambiente di verifica Test e conclusioni
Metodologie di verifica
Directed testing
forza brutatest diretti
Random testing
sequenze casuali di transizionigenerazione vincolata (solotransizioni valide)
Coverage-driven verification
miglioramento del random testingcoverage (informazioni sull’efficacia)automazione e completezza
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Ausilii alla verifica
Linguaggio e
Linguaggio (proprietario) concepito per la verifica dell’hardwareinterfaccia con il simulatore VHDL (o Verilog)espressioni di linguaggio temporalegenerazione casuale e vincolatastrumenti per il coverage
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Piano della presentazione
1 Introduzione
2 Hardware: progettazione e verifica
3 Sviluppo di un ambiente di verifica
4 Test e conclusioni
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Device Under Test
Gaisler Leon3
microprocessore a 32 bit, con architettura SPARC v8adatto ad applicazioni embedded (prestazioni medio-alte,bassa complessità)disponibile in VHDL con licenza GPL
Integer Unit
pipeline a 7 stadinumero variabile di registriinterfacce separate verso data cache e instruction cache
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Caratteristiche salienti di SPARC
Scalable Processor ARChitecture
architettura RISC a 32 bitformati d’istruzione: pochi e semplici2 registri sorgenti, 1 registro destinazionenumero variabile di registri
Registri
Organizzazione a finestre da 24 registri8 globali (condivisi)24 locali (8+8+8)
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Obiettivi di verifica
Verifica dell’ALU (Integer Unit)
fetch & decode & executeaccesso in lettura/scrittura ai registriinteger condition codesgestione Current Window Pointerbranch