CN110377475A - 一种基于uvm的大规模存储器读写验证平台及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台及其方法，基于UVM通过对大规模存储进行了密集和稀疏存储行为的自动判定和存储目标区域区分对待的方法，对验证平台所消耗时间和空间进行了平衡操作，可以减少运行时候的存储空间占用，提高仿真速度。本发明为大规模存储器读写设计模块提供一种灵活配置，操作简单，轻量化运行的仿真验证平台模型，可以保证设计稳定，高质量的输出。

Description

一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台及其方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台及其方法。

背景技术

在现场可编程门阵列和芯片的设计领域通常需要对存储器的读写逻辑设计进行仿真验证，这项工作需要存储器读写验证平台。特别近年来，AI算法在现场可编程阵列和芯片的实现过程中，数据存储规模大，数据访存密集，数据之间相关性弱，大规模存储器读写操作所造成的开销越来越大，所以需要高效的大规模存储器仿真验证平台，保障待测设备的稳定输出。现有的使用到大规模存储器的仿真模型主要有如下几种：（1）厂商提供：由主流的存储器生产厂商提供，主要针对配套的IP核提供仿真模型，进行数据流疏通测试。但可配置范围受限，通用性不够。（2）逻辑设计者自行创建：逻辑设计者根据项目应用的不同自行搭建仿真模型，一般只针对逻辑实现部分进行针对性的验证，所以搭建的模型针对性强，但通用性不够。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台及其方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其包括一UVM验证测试框架和待测设计模块，UVM验证测试框架包括序列调度器和序列产生器，序列产生器控制存储消息的生成、传递并安排存储消息在时间轴上的序列，序列调度器通过一驱动器驱动待测设计模块，序列调度器通过驱动器对待测设计模块进行读写测试，待测设计模块将测试反馈信息依次输出至监视器和计分板；UVM验证测试框架还包括虚拟存储控制器和虚拟存储空间，虚拟存储空间用于初始化虚拟存储空间并且保持数据的正确有效存储；虚拟存储控制器对存储消息进行分析、对密集和稀疏存储段空间的仲裁和分配并对存储消息中的请求信息作出响应；虚拟存储控制器和虚拟存储空间配合完成存储的读写操作和密集存储区置换操作，序列调度器通过转换适配器与虚拟存储控制器连接，转换适配器用于总线消息与存储消息之间的转换和双向适配；计分板接收监视器送来的反馈消息并对数据进行记录和分析后输出至虚拟存储控制器。

进一步地，存储消息包括命令类型、长度、数据、读写属性，存储消息进行有方向且有序列的传递；总线消息用于承载总线功能模型的具体协议和功能信息，总线消息进行有方向且有序列的传递。

进一步地，其还包括配置模块，配置模块对大规模存储器验证平台进行灵活配置形成多种测试环境的不同配置；虚拟存储空间根据配置模块的不同配置对虚拟存储空间初始化并且保持数据的正确有效存储。

进一步地，驱动器将序列调度器基于存储信息生成的总线消息进行解包并模拟待测设计模块的接口时序和行为以驱动待测设计模块，监视器用于监测待测设计模块的接口时序和行为形成反馈总线消息并进行封包操作后送给计分板，计分板接收监视器送来的反馈总线消息并对数据进行记录和分析。

进一步地，虚拟存储控制器采用时钟策略管理密集存储，并采用散列策略管理稀疏存储；虚拟存储控制器上设配置有密集存储段地址环形表和稀疏存储键值散列表，密集存储段地址环形表关联密集存储的每个区，每个区均包括一个使用标志；当存储消息中某段地址首次装入密集存储时，该使用标志置1；当该段地址随后被访问，则该使用标志也被置1。

进一步地，虚拟存储空间包括密集存储和M个稀疏存储块，密集存储是连续的存储空间，用来存放当前密集访问的数据，密集存储划分为N个密集存储区，N等于密集存储段地址环形表的长度，密集存储的大小和密集存储划分的区大小由配置模块预定义并且和密集存储段环形表对应；稀疏存储块由M个连续的存储空间构成，用来存放非密集访问的数据内容，。稀疏存储块的个数M，M等于线性散列表位宽能表示的极值，稀疏存储的大小由配置模块预定义。

进一步地，本发明还公开了一种基于UVM的大规模存储器读写验证方法，建立阶段、运行阶段和收尾阶段，

步骤1，配置UVM环境中虚拟存储空间预定参数，并利用配置参数生成虚拟存储空间并初始化，

步骤2，对待测设计模块进行读写测试，并接收待测设计模块读写总线消息进行应答驱动，应答驱动包括读写操作和密集存储置换；

读写操作的具体步骤如下：

步骤2-1-1，虚拟存储控制器获取存储消息中的段地址空间；

步骤2-1-2，虚拟存储控制器根据段地址空间对密集存储段地址环形表进行轮询，判断当前段地址空间属于密集存储还是稀疏存储；

当是密集存储时，从密集存储段地址环形表中查到的密集存储区号作为密集存储区区号加上偏移地址查询内容；

当是稀疏存储时，以存储消息中的段地址为索引查稀疏存储键值散列表得到稀疏存储块编号，从该块存储中以偏移地址为索引查询内容；

密集存储置换的具体步骤如下：

步骤2-2-1，从当前指针区域顺时针轮询密集存储段地址环形表，

步骤2-2-2，判断当前指针区域使用标志是否为0；

当使用标志为1时，则将当前指针区域的使用标志置位为0，指针移动至下一区域并执行步骤2-2-1；

当使用标志为0时，则执行步骤2-2-3；

步骤2-2-3，将置换段数据置换存入当前指针区域；

步骤3，接收待测设计模块的回写结果，得到测试通过与否的判定结果。

进一步地，步骤2-2-3中当前指针区域被置换出来的数据存放到稀疏存储块中进行保存。

进一步地，步骤2-2-3中密集存储置换中断发生条件为当前段地址不在密集存储段地址环形表中。

本发明采用以上技术方案，基于UVM通过对大规模存储进行了密集和稀疏存储行为的自动判定和存储目标区域区分对待的方法，对验证平台所消耗时间和空间进行了平衡操作，可以减少运行时候的存储空间占用，提高仿真速度。本发明为大规模存储器读写设计模块提供一种灵活配置，操作简单，轻量化运行的仿真验证平台模型，可以保证设计稳定，高质量的输出。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台的结构示意图；

图2为本发明的虚拟存储控制器和虚拟存储基本构成示意图；

图3为本发明的一种基于UVM的大规模存储器读写验证的流程示意图；

图4为本发明的虚拟存储控制器和虚拟存储读写流程示意图；

图5为本发明的密集存储段地址环形表轮询操作前后对比示意图；

图6为本发明的置换段数据虚拟置换操作示意图。

具体实施方式

如图1-6之一所示，本发明公开了一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其包括一UVM验证测试框架和待测设计模块，UVM验证测试框架包括序列调度器和序列产生器，序列产生器控制存储消息的生成、传递并安排存储消息在时间轴上的序列，序列调度器通过一驱动器驱动待测设计模块，序列调度器通过驱动器对待测设计模块进行读写测试，待测设计模块将测试反馈信息依次输出至监视器和计分板；UVM验证测试框架还包括虚拟存储控制器和虚拟存储空间，虚拟存储空间用于初始化虚拟存储空间并且保持数据的正确有效存储；虚拟存储控制器对存储消息进行分析、对密集和稀疏存储段空间的仲裁和分配并对存储消息中的请求信息作出响应；虚拟存储控制器和虚拟存储空间配合完成存储的读写操作和密集存储区置换操作，序列调度器通过转换适配器与虚拟存储控制器连接，转换适配器用于总线消息与存储消息之间的转换和双向适配；计分板接收监视器送来的反馈消息并对数据进行记录和分析后输出至虚拟存储控制器。

具体地，如图1所示UVM验证测试框架的组件说明如下：

存储消息：如图1中的实线箭头区域信息传递的基本单元，承载的主要内容有：命令类型，长度，数据，读写属性等内容。在实线箭头区域进行有方向，有序列的传递。

总线消息:如图1中空心线箭头区域信息传递的基本单元，承载的主要内容和具体总线功能模型的具体协议和实现功能强相关。在空心线箭头区域进行有方向，有序列的传递。

序列调度器：负责调度行为。

转换适配器：实现存储消息与总线消息之间的转换和双向适配。

驱动器：将收到的总线消息进行解包然后模拟待测设计的接口时序和行为。

监视器：监测待测设计的接口时序和行为，总线消息进行封包操作后送给计分板模块。

计分板：接收监视器送来的总线消息，对数据进行记录和分析。

虚拟存储控制器：对来自转换适配器和计分板的存储消息进行分析，实现对密集和稀疏存储段空间的仲裁和分配，并且对存储消息中的请求信息作出响应。

虚拟存储空间：根据配置模块的不同配置，实现虚拟存储空间初始化并且保持数据的正确有效存储。

配置模块：实现对大规模存储器验证平台的灵活配置。

序列产生器：控制存储消息的生成，开始传递，结束传递。安排存储消息在时间轴上的序列。

以上组件除虚拟存储控制器和虚拟存储空间都属于通用验证方法学基本组件，本发明不详细阐述。

虚拟存储控制器和虚拟存储空间的基本构成，读写实现流程，密集存储区置换策略是本发明的重点，下文分开阐述。

如图2所示，虚拟存储控制器由密集存储段地址环形表和稀疏存储键值散列表以及维护控制这两张表的周边构成。

密集存储段地址环形表：存放段地址和使用标志。段地址和密集存储区产生映射关系。密集存储段地址环形表长度为N。

稀疏存储键值散列表：存放稀疏存储块索引值。

虚拟存储由密集存储和M个稀疏存储块构成。密集存储是连续的存储空间，用来存放当前可能密集访问的数据。密集存储划分为N个密集存储区，N等于密集存储段地址环形表的长度。密集存储的大小和密集存储划分的区大小都有配置模块预定义，并且和密集存储段环形表对应。稀疏存储块由M个连续的存储空间构成，用来存放非密集访问的数据内容。稀疏存储块的个数M，M等于线性散列表位宽能表示的极值。稀疏存储的大小由配置模块预定义。

如图3所示，本发明验证平台的验证方法分为三个基本的阶段，分别是建立阶段、运行阶段、收尾阶段。

本发明建立阶段的步骤分为：（1）配置UVM环境中虚拟存储空间预定参数：配置所使用段地址划分，段地址起始地址，长度信息，读写属性，镜像期待初始值等。（2）利用配置参数生成虚拟存储空间并初始化：利用前述步骤的配置参数生成虚拟存储空间，如果需要初始化则初始化。

本发明运行阶段的步骤是：对待测设计模块进行读写测试，平台接收待测设备读写总线消息并进行应答驱动：接收待测设备的读写时序驱动，并且正确响应待测设备的请求动作。计分板对数据进行分析和记录。

具体地，验证平台运行阶段虚拟存储控制器和虚拟存储的具体工作是:如图4所示，虚拟存储控制器和虚拟存储配合完成存储的读写操作和密集存储区置换操作。

虚拟存储控制器和虚拟存储实现流程解析如下：

虚拟存储控制器根据存储消息中的段地址空间对密集存储段地址环形表进行轮询，判断当前段地址空间属于密集存储还是稀疏存储。

如果是密集存储，经过如图4所示的左边分支，用从密集存储段地址环形表中查到的密集存储区号作为密集存储区区号加上偏移地址查询内容。

如果是稀疏存储，经过如图4所示的右边分支，以存储消息中的段地址为索引查稀疏存储键值散列表得到稀疏存储块编号，从该块存储中以偏移地址为索引查询内容。

本发明密集存储区置换采用了时钟策略管理密集存储，散列策略管理稀疏存储。密集存储段地址环形表关联密集存储的每个区，每个区都包含一个使用标志。当存储消息中某段地址首次装入密集存储时，该附加使用标志置1；当该段随后被访问，该附加使用标志也被置1。当某新的段地址空间需要置换到密集存储时。轮询密集存储段地址环形表，查找使用标志被置为0的存储区号，该存储区号用以存放置换段数据。途中，每当遇到一个使用标志为1的内容，将该位置为0；如果循环一周查完存储段地址环形表所有使用标志都为1，那么把密集存储段地址环形表中的所有使用标志都置0；如果遇到第一个使用标志为0，则选择当前区号置换。

被置换出来的数据，需要存放到稀疏存储块中进行保存。

触发置换中断发生条件为当前段地址不在密集存储段地址环形表中。待置换数据置换到密集存储之前会对稀疏存储进行查找，把可能存在的旧数据填充密集存储区中。此动作完成后，才能把待置换数据段地址进行密集存储段地址环形表置换。

具体地，如图5所示，当段地址577的内容申请进入密集存储区。当前密集存储段地址环形表指针在1区(使用标志为1)指针开始顺时针轮询使用标志为0所在区域。顺时针旋转指向2区（使用标志位1），指针继续旋转指向3区（使用标志位1），继续旋转直到指向5区（使用标志位0）。查找到使用标志0区后，密集存储段地址环形表发生如下动作：段地址577更新到5区，该区使用标志位置1；指针旋转经过的所有区域（1区至4区）使用标志置0；指针旋转指向下一区。

如图6所示，对于虚拟存储置换操作时，从5区置换出来的旧数据需要通过查找稀疏存储键值散列表存放到稀疏存储块中。

本发明收尾阶段的步骤是：接收待测设备回写结果，得出测试结果:等待待测设计清空最后的事务，根据具体的应用和计分板的内容，判断待测设计回写结果是否正确，得到测试通过与否的判定结果。

综上通过对验证平台实现架构、虚拟存储控制器和虚拟存储、验证平台启动过程的阐述， 本发明对大规模存储进行了密集和稀疏行为的自动判定和所存取区域的区分对待，对验证平台所消耗时间和空间进行了平衡操作，可以减少运行时候的存储空间占用，提高仿真速度。

Claims (9)

1.一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其包括一UVM验证测试框架和待测设计模块，UVM验证测试框架包括序列调度器和序列产生器，序列产生器控制存储消息的生成、传递并安排存储消息在时间轴上的序列，序列调度器通过一驱动器驱动待测设计模块，序列调度器通过驱动器对待测设计模块进行读写测试，待测设计模块将测试反馈信息依次输出至监视器和计分板；其特征在于：UVM验证测试框架还包括虚拟存储控制器和虚拟存储空间，虚拟存储空间用于初始化虚拟存储空间并且保持数据的正确有效存储；虚拟存储控制器对存储消息进行分析、对密集和稀疏存储段空间仲裁和分配并对存储消息中的请求信息作出响应；虚拟存储控制器和虚拟存储空间配合完成存储的读写操作和密集存储区置换操作，序列调度器通过转换适配器与虚拟存储控制器连接，转换适配器用于总线消息与存储消息之间的转换和双向适配；计分板接收监视器送来的反馈消息并对数据进行记录和分析后输出至虚拟存储控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其特征在于：所述存储消息包括命令类型、长度、数据、读写属性，存储消息进行有方向且有序列的传递；总线消息用于承载总线功能模型的具体协议和功能信息，总线消息进行有方向且有序列的传递。

3.根据权利要求1所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台其特征在于：其还包括配置模块，配置模块对大规模存储器验证平台进行灵活配置形成多种测试环境的不同配置；虚拟存储空间根据配置模块的不同配置对虚拟存储空间初始化并且保持数据的正确有效存储。

4.根据权利要求1所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其特征在于：所述驱动器对序列调度器基于存储信息生成的总线消息进行解包并模拟待测设计模块的接口时序和行为以驱动待测设计模块，监视器用于监测待测设计模块的接口时序和行为进行封包操作形成反馈总线消息后送给计分板，计分板接收监视器送来的反馈总线消息并对数据进行记录和分析。

5.根据权利要求1所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其特征在于：所述虚拟存储控制器采用时钟策略管理密集存储，并采用散列策略管理稀疏存储；虚拟存储控制器上配置有密集存储段地址环形表和稀疏存储键值散列表，密集存储段地址环形表关联密集存储的每个区，每个区均包括一个使用标志；当存储消息中某段地址首次装入密集存储时，该使用标志置1；当该段地址随后被访问，则该使用标志也被置1。

6.根据权利要求5所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其特征在于：所述虚拟存储空间包括密集存储和M个稀疏存储块，密集存储是连续的存储空间，用来存放当前密集访问的数据，密集存储划分为N个密集存储区，N等于密集存储段地址环形表的长度，密集存储的大小和密集存储划分的区大小由配置模块预定义并且和密集存储段环形表对应；稀疏存储块由M个连续的存储空间构成，用来存放非密集访问的数据内容，稀疏存储块的个数为M，M等于线性散列表位宽能表示的极值，稀疏存储的大小由配置模块预定义。

7.一种基于UVM的大规模存储器读写验证方法，采用了权利要求1-6任一所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证平台，其特征在于：方法包括以下步骤：

步骤1，配置UVM环境中虚拟存储空间预定参数，并利用配置参数生成虚拟存储空间并初始化，

步骤2，对待测设计模块进行读写测试，并接收待测设计模块读写总线消息进行应答驱动，应答驱动包括读写操作和密集存储置换；

读写操作的具体步骤如下：

步骤2-1-1，虚拟存储控制器获取存储消息中的段地址空间；

步骤2-1-2，虚拟存储控制器根据段地址空间对密集存储段地址环形表进行轮询，判断当前段地址空间属于密集存储还是稀疏存储；

当是密集存储时，从密集存储段地址环形表中查到的密集存储区号作为密集存储区区号加上偏移地址查询内容；

当是稀疏存储时，以存储消息中的段地址为索引查稀疏存储键值散列表得到稀疏存储块编号，从该块存储中以偏移地址为索引查询内容；

密集存储置换的具体步骤如下：

步骤2-2-1，从当前指针区域顺时针轮询密集存储段地址环形表，

步骤2-2-2，判断当前指针区域使用标志是否为0；

当使用标志为1时，则将当前指针区域的使用标志置位为0，指针移动至下一区域并执行步骤2-2-1；

当使用标志为0时，则执行步骤2-2-3；

步骤2-2-3，将置换段数据置换存入当前指针区域；

步骤3，接收待测设计模块的回写结果，得到测试通过与否的判定结果。

8.根据权利要求7所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证方法，其特征在于：步骤2-2-3中当前指针区域被置换出来的数据存放到稀疏存储块中进行保存。

9.根据权利要求7所述的一种基于UVM的大规模存储器读写验证方法，其特征在于：步骤2-2-3中密集存储置换中断发生条件为当前段地址不在密集存储段地址环形表中。