基于NoC的片上系統(tǒng)驗(yàn)證和測(cè)試研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體與集成電路技術(shù)的發(fā)展，成百甚至上千的IP核將集成到單個(gè)芯片上，片上系統(tǒng)（System on Chip，SoC）內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)的吞吐量、延時(shí)、功耗、信號(hào)完整性以及時(shí)鐘同步等問題變得更加復(fù)雜。片上網(wǎng)絡(luò)（Network on Chip，NoC）采用基于數(shù)據(jù)包的傳輸方式，為模塊之間的互連提供高效、可靠、靈活的通信架構(gòu)，成為解決復(fù)雜SoC設(shè)計(jì)中全局互連與通信問題的有效方案。片上網(wǎng)絡(luò)NoC的架構(gòu)特性為片上系統(tǒng)的驗(yàn)證和測(cè)試帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇，迫

2、切需要測(cè)試和驗(yàn)證方法的改進(jìn)和創(chuàng)新。論文對(duì)基于NoC的片上系統(tǒng)驗(yàn)證和測(cè)試中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，重點(diǎn)解決了測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮編碼、面向NoC的多測(cè)試模式的測(cè)試殼設(shè)計(jì)、面向測(cè)試優(yōu)化的NoC映射等關(guān)鍵問題，并最終建立了模塊化的基于NoC的片上系統(tǒng)驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái)。
　　論文首先提出了一種基于NoC的片上系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮編碼——改進(jìn)型游程編碼AFDR，可用于實(shí)現(xiàn)IP核測(cè)試數(shù)據(jù)的壓縮，使得整體片上系統(tǒng)測(cè)試時(shí)間有效地減少。運(yùn)用該編碼方案對(duì)多組ISCAS’

3、89標(biāo)準(zhǔn)電路的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并和其他壓縮方案進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過同時(shí)對(duì)0游程和1游程進(jìn)行處理，并對(duì)特定序列進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化編碼，提出的AFDR編碼壓縮效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)壓縮方案，其平均壓縮比優(yōu)于MFDR編碼11.22％，優(yōu)于SVIC編碼1.92%。論文同時(shí)還給出了AFDR編碼優(yōu)越性的理論分析和相配合的解壓縮電路設(shè)計(jì)。
　　為解決系統(tǒng)芯片的高效測(cè)試問題，提出了一種改進(jìn)的兼容IEEE1500標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式IP核的測(cè)試殼，該測(cè)

4、試殼模塊可高效地支持基于NoC的片上系統(tǒng)單播和多播測(cè)試。此外，設(shè)計(jì)的串行和并行測(cè)試響應(yīng)比較器使得IP核有無故障可在測(cè)試殼內(nèi)直接確認(rèn)，并在單播和多播測(cè)試模式下快速傳輸測(cè)試結(jié)果，極大地提高了測(cè)試的效率和靈活性。此外，論文還介紹了相關(guān)的多播數(shù)據(jù)傳輸無死鎖路由器的設(shè)計(jì)。以ISCAS’89電路作為IP核構(gòu)建了多個(gè)NoC，進(jìn)行單播和多播測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該測(cè)試殼可以有效地實(shí)現(xiàn)基于NoC的片上系統(tǒng)多模式測(cè)試，且所設(shè)計(jì)的串并行測(cè)試響應(yīng)比較器可明顯

5、地減少測(cè)試時(shí)間。
　　在設(shè)計(jì)了內(nèi)嵌IP核測(cè)試殼的基礎(chǔ)上，為實(shí)施基于NoC的片上系統(tǒng)并行測(cè)試，深入研究了多核并行測(cè)試調(diào)度算法，并基于設(shè)計(jì)的并行測(cè)試結(jié)構(gòu)，提出了面向測(cè)試優(yōu)化的NoC映射方案。首先提出一種分段式的測(cè)試優(yōu)化的映射方法，在滿足帶寬和分組內(nèi)IP核個(gè)數(shù)約束的條件下，使用分組調(diào)度算法先得到并行測(cè)試時(shí)間最小的分組，然后基于現(xiàn)有分組和IP核之間的通信量約束，運(yùn)用啟發(fā)式算法實(shí)現(xiàn)測(cè)試優(yōu)化的NoC映射。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用該方案后，測(cè)試時(shí)間平

6、均減少12.67%；與隨機(jī)任務(wù)映射相比，映射代價(jià)平均減少24.5%。論文還進(jìn)一步提出了一種協(xié)同測(cè)試優(yōu)化的NoC映射算法，基于多目標(biāo)優(yōu)化的遺傳算法協(xié)同優(yōu)化測(cè)試時(shí)間和映射開銷，并通過調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)的比例，適應(yīng)不同NoC應(yīng)用需求。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比對(duì)表明，在協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)均衡的情況下，可獲得更優(yōu)的總體開銷。
　　最后，論文給出了基于NoC的片上系統(tǒng)驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)，依據(jù)VMM驗(yàn)證方法學(xué)構(gòu)建片上系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，通過實(shí)例證明該平臺(tái)可有效地完成基于No