CN117150988A - 一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质，涉及芯片验证技术领域，对指定的时钟频率利用内置的算法进行解析，然后通过循环补偿的方式，在几个时钟周期内补偿一次时间误差，可以满足任意频率对精度的要求，而且随着仿真时间越长，误差越小；在这种方法产生的时钟源控制下，可以有效避免频率误差引起的芯片功能异常。

Description

一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及芯片验证技术领域，具体涉及一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着数字集成电路产业的快速发展，芯片的应用场景越来越丰富。时钟源作为数字电路设计中至关重要的组件，需要满足各类场景对不同时钟频率的要求。一旦时钟源出现问题，将导致部分重要功能甚至整个芯片无法正常工作，因此，在芯片设计验证阶段，验证环境的时钟源精准程度将至关重要。
目前，验证环境时钟源的产生主要通过简单地舍弃时钟精度单位的小数部位，来产生相对固定的时钟半周期，从而控制时钟信号跳转。这种误差在较短的仿真时间下并不会带来明显的问题，但是随着仿真时间的延长，误差逐渐累计到一定程度后，会影响芯片的正常运转。当时钟频率要求增加或减少一定的偏移时，这种累计误差将会进一步拉大。以时钟频率133MHz，时间精度为1ps为例，计算所得的时钟半周期half_T=1/(2*133)/106*1012ps=3759.3985 ps（保留4位小数），按照传统方法保留整数应该为3759ps，每个完整时钟周期会损失2*0.3985ps的精度，在4717个时钟周期仿真后将会产生一个半周期的误差，这对于芯片来说，是非常危险的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质，解决了现有技术中时钟信号精度较差，从而导致误差较大的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种验证环境的高精度时钟产生方法，包括：
获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数；
按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数；
采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数；
解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
在一种可能的实施方式中，所述时钟基础参数包括时钟频率参数、频偏参数以及时标参数。
在一种可能的实施方式中，按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数，包括：
针对时钟基础参数中的时钟频率参数，将其单位转换为赫兹，得到转换后的时钟频率参数；
根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据；
根据时标参数，获取时钟精度以及时钟单位；
根据转换后的时钟频率参数、真实频率数据、时钟精度以及时钟单位，得到时钟基础参数对应的时钟判断参数。
在一种可能的实施方式中，根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据为：
其中，表示时钟的初始频率，/>表示频偏参数，/>表示真实频率数据。
在一种可能的实施方式中，采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数，包括：
根据时钟判断参数中的真实频率数据，获取时钟半周期参数为：
其中，表示时钟半周期参数，其单位为秒；
将时钟半周期参数的单位从秒转换为飞秒，得到转换后的时钟半周期参数为：
忽略频偏参数，将时钟半周期参数简化为：
根据时钟半周期参数以及时钟精度，并采用辗转相除法获取半周期基于时间精度的最简整分数为：
其中，表示时钟精度，/>表示最简整分数，c表示第一中间参数，p表示第二中间参数；
以最简整分数为基础，进行取整操作，得到半周期整数部分base；
以最简整分数为基础，进行取余操作，得到半周期余数部分remainder；
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取基于单位时间的半周期整数部分为：
其中，表示基于单位时间的半周期整数部分，/>表示时钟单位；
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取用于补偿的半周期参数为：
其中，表示用于补偿的半周期参数；
根据半周期整数部分base、半周期余数部分remainder、基于单位时间的半周期整数部分以及用于补偿的半周期参数/>，得到时钟翻转半周期参数。
在一种可能的实施方式中，解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，包括：
判断半周期余数部分remainder是否为零，若是，则根据基于单位时间的半周期整数部分，执行时钟翻转，否则根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
在一种可能的实施方式中，根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转，包括：
A1、构建累计变量m_value= 0；
A2、以半周期整数部分base以及半周期余数部分remainder为基础，采用辗转相除法获取最简整数比分母m_p以及最简整数比分子m_c，即base/remainder=m_p/m_c；
A3、判断累计变量m_value是否小于最简整数比分母m_p，若是，则以基于单位时间的半周期整数部分作为半周期进行时钟翻转，且采用累计变量m_value累计最简整数比分子m_c，否则直接采用累计变量m_value累计半周期余数部分remainder；
A4、当累计变量m_value大于或者等于最简整数比分母m_p时，则以用于补偿的半周期参数作为半周期进行时钟翻转，且累计变量m_value减去最简整数比分母m_p，返回步骤A2，进入下一次循环补偿。
第二方面，本发明提供一种验证环境的高精度时钟产生装置，包括参数获取模块、解析模块、处理模块以及翻转模块；
所述参数获取模块，用于获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数；
所述解析模块，用于按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数；
所述处理模块，用于采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数；
所述翻转模块，用于解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
第三方面，本发明提供一种验证环境的高精度时钟产生设备，包括处理器和存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述处理器执行如第一方面所述的验证环境的高精度时钟产生方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面所述的验证环境的高精度时钟产生方法。
本发明提供的一种验证环境的高精度时钟产生方法、装置、设备及介质，对指定的时钟频率利用内置的算法进行解析，然后通过循环补偿的方式，在几个时钟周期内补偿一次时间误差，可以满足任意频率对精度的要求，而且随着仿真时间越长，误差越小；在这种方法产生的时钟源控制下，可以有效避免频率误差引起的芯片功能异常。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种验证环境的高精度时钟产生方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的一种验证环境的高精度时钟产生装置的示意图。
图3为本发明实施例提供的一种验证环境的高精度时钟产生设备的示意图。
其中，201-参数获取模块、202-解析模块、203-处理模块、204-翻转模块、301-存储器、302-处理器、303-总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种验证环境的高精度时钟产生方法，包括：
S101、获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数。
在一种可能的实施方式中，所述时钟基础参数包括时钟频率参数(MHz)、频偏参数(ppm)以及时标参数（即timescale参数）。其中timescale表示一种时间尺度预编译指令。
值得说明的是，除了上述时钟基础参数的获取方法之外，还可以指定数据源，通过该数据源获取时钟基础参数。
S102、按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数。
在一种可能的实施方式中，按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数，包括：
针对时钟基础参数中的时钟频率参数，将其单位转换为赫兹，得到转换后的时钟频率参数。
根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据。
根据timescale参数，获取时钟精度以及时钟单位。
根据转换后的时钟频率参数、真实频率数据、时钟精度以及时钟单位，得到时钟基础参数对应的时钟判断参数。
通过对所述时钟基础参数进行解析转换，使参数满足后续补偿的需求，最终能够实现精准的补偿。
S103、采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数。
在一种可能的实施方式中，根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据为：
其中，表示时钟的初始频率，/>表示频偏参数，/>表示真实频率数据。
在一种可能的实施方式中，采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数，包括：
根据时钟判断参数中的真实频率数据，获取时钟半周期参数为：
其中，表示时钟半周期参数，其单位为秒。
在上式中，时钟半周期参数的单位为秒，需要进一步转换成以fs为单位的结果，从而方便后续执行补偿。
将时钟半周期参数的单位从秒转换为飞秒，得到转换后的时钟半周期参数为：
因为频偏参数的单位是百万分之一，平方后可以忽略不计，因此可以对时钟半周期参数简化，具体为：忽略频偏参数/>，将时钟半周期参数简化为：
根据时钟半周期参数以及时钟精度，并采用辗转相除法获取半周期基于时间精度的最简整分数为：
其中，表示时钟精度，/>表示最简整分数，c表示第一中间参数，p表示第二中间参数。
以最简整分数为基础，进行取整操作，得到半周期整数部分base。
以最简整分数为基础，进行取余操作，得到半周期余数部分remainder。
当半周期余数部分remainder为零时，可以认为没有误差，因此可以直接执行时钟的翻转。而当半周期余数部分remainder不为零时，则可以确定存在一定的误差，因此需要获取用于执行补偿的参数，从而方便进行循环步长，提高时钟的精度。
例如：执行循环补偿流程，建立循环补偿累计变量m_value，当n个周期后累计变量达到补偿限，则在下一个半周期延时补偿。
可选的，还可以持续监测输入端口的频率和频偏参数，一旦发生变化，可再次执行算法程序，刷新半周期，从而始终保证高精度的时钟翻转。
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取基于单位时间的半周期整数部分为：
其中，表示基于单位时间的半周期整数部分，/>表示时钟单位。
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取用于补偿的半周期参数为：
其中，表示用于补偿的半周期参数。
根据半周期整数部分base、半周期余数部分remainder、基于单位时间的半周期整数部分以及用于补偿的半周期参数/>，得到时钟翻转半周期参数。
S104、解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
在一种可能的实施方式中，解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，包括：
判断半周期余数部分remainder是否为零，若是，则根据基于单位时间的半周期整数部分，执行时钟翻转，否则根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
在一种可能的实施方式中，根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转，包括：
A1、构建累计变量m_value= 0。
A2、以半周期整数部分base以及半周期余数部分remainder为基础，采用辗转相除法获取最简整数比分母m_p以及最简整数比分子m_c，即base/remainder=m_p/m_c。
A3、判断累计变量m_value是否小于最简整数比分母m_p，若是，则以基于单位时间的半周期整数部分作为半周期进行时钟翻转，且采用累计变量m_value累计最简整数比分子m_c，否则直接采用累计变量m_value累计半周期余数部分remainder。
A4、当累计变量m_value大于或者等于最简整数比分母m_p时，则以用于补偿的半周期参数作为半周期进行时钟翻转，用于补偿前面周期损失的小数部分，且累计变量m_value减去最简整数比分母m_p，返回步骤A2，进入下一次循环补偿。
可选的，在本实施例中所涉及的计算过程均可以通过System verilog编程语言完成。
本实施例提供的一种验证环境的高精度时钟产生方法，对指定的时钟频率利用内置的算法进行解析，然后通过循环补偿的方式，在几个时钟周期内补偿一次时间误差，可以满足任意频率对精度的要求，而且随着仿真时间越长，误差越小。在这种方法产生的时钟源控制下，可以有效避免频率误差引起的芯片功能异常。
实施例2
如图2所示，本发明提供一种验证环境的高精度时钟产生装置，包括参数获取模块201、解析模块202、处理模块203以及翻转模块204。
所述参数获取模块201，用于获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数。
所述解析模块202，用于按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数。
所述处理模块203，用于采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数。
所述翻转模块204，用于解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
本实施例提供的一种验证环境的高精度时钟产生装置可以执行实施例1所述的方法技术方案，其原理及有益效果类似，此处不再赘述。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种验证环境的高精度时钟产生设备，包括存储器301和处理器302，存储器301与处理器302之间通过总线303相互连接。
存储器301存储计算机执行指令。
处理器302执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行如实施例1所述的一种验证环境的高精度时钟产生方法。
具体举例的，存储器可以但不限于包括随机存取存储器（random access memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory ，ROM）、闪存（Flash Memory）、先进先出存储器（First Input First Output，FIFO）和/或先进后出存储器（First In Last Out，FILO）等等；具体地，处理器可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现，同时，处理器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当计算机执行指令被处理器执行时用于实现如实施例1所述的一种验证环境的高精度时钟产生方法。
实施例5
本实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如实施例1所述的一种验证环境的高精度时钟产生方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，包括：
获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数；
按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数；
采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数；
解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
2.根据权利要求1所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，所述时钟基础参数包括时钟频率参数、频偏参数以及时标参数。
3.根据权利要求2所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数，包括：
针对时钟基础参数中的时钟频率参数，将其单位转换为赫兹，得到转换后的时钟频率参数；
根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据；
根据时标参数，获取时钟精度以及时钟单位；
根据转换后的时钟频率参数、真实频率数据、时钟精度以及时钟单位，得到时钟基础参数对应的时钟判断参数。
4.根据权利要求3所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，根据频偏参数，并结合时钟的初始频率，获取真实频率数据为：
；
其中，表示时钟的初始频率，/>表示频偏参数，/>表示真实频率数据。
5.根据权利要求4所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数，包括：
根据时钟判断参数中的真实频率数据，获取时钟半周期参数为：
；
其中，表示时钟半周期参数，其单位为秒；
将时钟半周期参数的单位从秒转换为飞秒，得到转换后的时钟半周期参数为：
；
忽略频偏参数，将时钟半周期参数简化为：
；
根据时钟半周期参数以及时钟精度，并采用辗转相除法获取半周期基于时间精度的最简整分数为：
；
其中，表示时钟精度，/>表示最简整分数，c表示第一中间参数，p表示第二中间参数；
以最简整分数为基础，进行取整操作，得到半周期整数部分base；
以最简整分数为基础，进行取余操作，得到半周期余数部分remainder；
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取基于单位时间的半周期整数部分为：
；
其中，表示基于单位时间的半周期整数部分，/>表示时钟单位；
根据半周期整数部分base以及时钟单位，获取用于补偿的半周期参数为：
；
其中，表示用于补偿的半周期参数；
根据半周期整数部分base、半周期余数部分remainder、基于单位时间的半周期整数部分以及用于补偿的半周期参数/>，得到时钟翻转半周期参数。
6.根据权利要求5所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，包括：
判断半周期余数部分remainder是否为零，若是，则根据基于单位时间的半周期整数部分，执行时钟翻转，否则根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
7.根据权利要求6所述的验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，根据时钟翻转半周期参数，执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转，包括：
A1、构建累计变量m_value= 0；
A2、以半周期整数部分base以及半周期余数部分remainder为基础，采用辗转相除法获取最简整数比分母m_p以及最简整数比分子m_c，即base/remainder=m_p/m_c；
A3、判断累计变量m_value是否小于最简整数比分母m_p，若是，则以基于单位时间的半周期整数部分作为半周期进行时钟翻转，且采用累计变量m_value累计最简整数比分子m_c，否则直接采用累计变量m_value累计半周期余数部分remainder；
A4、当累计变量m_value大于或者等于最简整数比分母m_p时，则以用于补偿的半周期参数作为半周期进行时钟翻转，且累计变量m_value减去最简整数比分母m_p，返回步骤A2，进入下一次循环补偿。
8.一种验证环境的高精度时钟产生装置，该验证环境的高精度时钟产生装置用于执行权利要求1至7任一项所述验证环境的高精度时钟产生方法，其特征在于，包括参数获取模块、解析模块、处理模块以及翻转模块；
所述参数获取模块，用于获取时钟基础参数，所述时钟基础参数为人机交互输入的参数或者预先存储于数据库中的参数；
所述解析模块，用于按照预设的转换规则对所述时钟基础参数进行解析转换，以获取时钟基础参数对应的时钟判断参数；
所述处理模块，用于采用预设的时钟参数处理算法对时钟判断参数进行处理，以获取时钟翻转半周期参数；
所述翻转模块，用于解析时钟翻转半周期参数是否满足预设条件，若是，则根据时钟翻转半周期参数执行时钟周期的翻转，否则执行循环补偿算法，获取循环补偿结果，并根据循环补偿结果执行时钟周期的翻转。
9.一种验证环境的高精度时钟产生设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述处理器执行如权利要求1至7任一项所述的验证环境的高精度时钟产生方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1至7任一项所述的验证环境的高精度时钟产生方法。
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