應對百萬門級系統級芯片驗證挑戰的可擴展解決方案

在系統層次上，由于抽象層次混雜，系統內部存在的不同語義，因此糾錯工作變得更加復雜。在異類環境，比如硬件和軟件或數字 和模擬環境中，挑戰就會更為嚴峻。因此，信息不僅必須可用，而且必須在正確的語義背景下可用。同樣，利用多層次抽象，信息也必須在必需的抽象層次上可用。

例如，對軟件糾錯時，有關軟件程序執行的所有信息都包含在硬件記憶體中，但沒有任何東西是隨時可用的。了解變量放置在何處 正是解決方案的發端。它還必須確定信息保存在哪個芯片之中以及芯片中的相對位置，假定它并非緩存或寄存器。在許多情況下，即使在這種時候，數據還可能因為 數據或地址交叉原因而未按邏輯排序。因此，獲得變量值就可能非常復雜。

為了化解這些挑戰，新的糾錯方法正在不斷推廣。例如斷言或檢查器，盡管其用途并未得到完全理解。另一個容易引起混淆的問題 則涉及覆蓋率問題。許多工程師并未認識到，滿足代碼覆蓋率標準并不意味著系統已經得到適當驗證。同樣，我們還必須使用功能覆蓋率或斷言覆蓋率等其它標準來 確認該設計已經得到完全驗證。

今天，絕大多數工程師都在創建激勵源，并將其饋送進入執行引擎之中，這樣他們就可以對產生的響應進行分析(圖4)。在許多 情況下，他們對照參照模型對該設計的某項實施的波形進行比較，尋找不同之處。這是一種單調乏味且毫無把握的糾錯途徑，也正是眾多錯誤不被發現的原因所在。 我們很容易將注意力集中在手邊的問題，同時錯過這樣一個事實，即有些地方已經出錯，或目前的測試平臺無法反映新的問題。

設計人員必須擺脫當前的絕大多數糾錯方法，因為就本質而言它們都是單調的、重復的且不可能行得通。在設計流程的稍后階段，等效性檢查可能是一項非常強大的工具。等效性檢查可用于對照參考模型測試實施情況，但它采用形式驗證的方法，而不是試圖通過模擬比較兩套波形。

最近，其它一些測試平臺組件已經臻于成熟達到可用程度，比如生成器、預測器和檢查器等。它們允許自動生成測試預案，并對照期 望行為檢查響應成果。其中最成熟的當屬檢查器，也即斷言。現有兩種類型斷言，即依賴測試內容的斷言和不依賴測試內容的斷言。依賴測試內容可以輕松插入現有 驗證方法中，無需其它工具支持；不依賴測試內容的斷言則與生成器聯系，需要其它工具并改進驗證方法。

故事并不止于此，因為目前還有一些尚未精確定義的測試平臺組件，比如功能覆蓋率、測試計劃以及驗證管理等。盡管這種測試平 臺轉換尚需幾年時間才能完成，但一旦完成，人們夢寐以求的可執行計劃規范就將實現，不過其方式已經迥異于業界最初的預測。它不會用于自動執行設計流程，但 將應用于自動執行驗證流程。

基于斷言的驗證

如前所述，測試平臺受到兩大獨立因素的制約：可控制性和可觀察性。可控制性可等同于激勵源插入后測試平臺激活設計中存在問題的能力。它與代碼覆蓋率存在非常密切的關系，也正是我們在運用代碼覆蓋率時必須小心謹慎的原因所在，因為它并未考慮測試平臺的其它方面因素。

問題的另一半則是可觀察性。故障一旦出現，兩件事情必須發生。首先是這一故障所產生的效應必須傳播至主要輸出，隨后故障必須 被發現。對大多數測試平臺來說，接受驗證的主要輸出的數量非常少，因此我們會對許多問題視而不見。這正是斷言之所以強大的原因所在。斷言對可觀察性造成積 極影響，提供多項好處。它們能夠明確除錯的主要原因DD而非次要或第三位原因DD糾錯工作變得更為輕松和快速。這是因為它們能夠分散在整個設計之中，產生 實際的主要輸出，后者則自動檢查驗證對象的行為好壞。

這樣，測試平臺就不必再將這些錯誤效應傳播至實際的主要輸出，使得測試平臺的開發變得更加容易。另外，我們還可以對大量數 據進行驗證，否則的話它們將被忽略。斷言還開展數據檢查，使得測試平臺更加有效。某項斷言一旦設計完成并被置入設計中，那么它就總是處在運行狀態。在許多 情況下，斷言檢查的東西并非測試的主要內容，因此它們將會發現非預期故障。例如，在模塊測試階段插入的斷言在集成階段乃至系統層次測試中都會執行其檢查功 能，這樣就可以提供更為廣闊的驗證覆蓋面。

最后，斷言使得測試的范圍更為寬廣。運用基于斷言的驗證技術的工程師經常發現，其檢錯速度遠遠超過非斷言技術。這樣就可以 抵消編寫和放置斷言造成的總體開銷DD約占3%總開銷時間以及10%總運行開銷時間。運用斷言的公司報告稱，在其所有程序錯誤中，大部分是通過斷言來發現 的，其糾錯時間也縮短了80%之多。

斷言可以嵌入設計之中，或者其規定內容可以獨立于設計，并附加在設計中的各個點。是內部還是外部則部分取決于誰在創建這一 斷言，比方說創建人員是設計人員還是獨立的驗證工程師。如果它們被嵌入設計之中，則主要驗證技術規范的實施。如果屬于外部開發，則將驗證技術規范的解釋， 或在某些情況下對技術規范本身進行驗證。因為嵌入式斷言實際上都是可執行的注釋，因此它們可能放置在任何可以放置注釋的地方。

好處是注解現在變得更有價值，因為它們在發揮作用。注解包括期望行為的說明、設計人員作出的假設或針對期望用途作出的限制。它支持再利用，它提供有關設計的預期行為的所有各類信息，提供原設計人員的意圖。至少所有的第三方知識產權IP就應該內建接口上和用途方面的斷言。

目前，人們對斷言的主要興趣是如何進行模擬斷言，但這并非斷言的所有功能。斷言的基礎是一些名為屬性的更為基礎的東西。屬性 可以用于斷言、功能覆蓋標準、形式檢查器以及用于偽隨機刺激生成的約束生成器。屬性既可為模擬器也可為形式分析工具所用，它能夠將靜態和動態驗證技術融入 一種方法中。隨著這一領域中標準的來臨，在今后數年中，運用屬性的工具預計將會迅速增長。

本文小結

設計團隊需要運用那些能夠在設計復雜性和多層次抽象之間擴展的工具改進現有方法。可擴展解決方案能夠幫助工程師開展他們目前能夠開展的工作，而且在相同時間范圍內只會變得更好、更快且效率更高。它使得驗證工具對用戶更為友好，并能夠在設計過程中推入更多測試向量。