JP2004334871A - 可観測性についてhdlイベントを分析するシステムおよび方法 - Google Patents

可観測性についてhdlイベントを分析するシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】デジタルシステムのリアルタイム可観測性の状況で、ハードウェア設計のシミュレーション中に発生するハードウェア設計言語(HDL)イベントハードウェア記述言語のイベントをサポートする。
【解決手段】 本発明は、HDLイベントに関する情報を含むデータベースにおいて、可観測性イベントを含む全てのHDLイベントを識別すること、上記識別された可観測性HDLイベントのそれぞれから、可観測性バス上で観測される、上記識別された可観測性HDLイベントを引き出す信号に固有の情報を取得すること、および、複数のエントリであって、該エントリはそれぞれ、上記可観測性バス上で観測される上記信号のうちの1つに対応し、上記観測された信号の上記1つに固有の信号情報を含む、複数のエントリを含むデータ構造を作成することを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、可観測性についてHDLイベントを分析するシステムおよび方法に関する。
[関連出願の相互参照]
本出願は、2003年3月28日に出願された「A BUS INTERFACE MODULE」という名称の米国特許出願第10/402,092号、2003年3月28日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR USING A DEBUG BUS AS A CAPTURE BUFFER」という名称の米国特許出願第10/402,628号、2003年3月28日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR VERIFYING HDL EVENTS」という名称の米国特許出願第10/402,122号、2003年3月28日に出願された「AN INTEGRATED CIRCUIT」という名称の米国特許出願第10/402,034号、2003年5月10日に出願された「POST-SILICON TEST COVERAGE VERIFICATION」という名称の米国特許出願第60/469,575号、2003年5月9日に出願された「GENERAL PURPOSE DELAY LOGIC」という名称の米国特許出願第60/469,168号に関する。
システム設計の複雑さの増加、この複雑さのために要求される投資金額の増加、および製品サイクルの短縮化は、チップセットについてのポストシリコン設計の検証に対して大きな難問を提示してきた。
このことは、システムが極端に大きくかつ複雑であり得る、ハイエンドのキャッシュ・コヒーレント・共有分散メモリアクセス(cache coherent non-uniform memory access)(「ccNUMA」)チップセットに特に当てはまる。
プロセッサによるポストシリコン検証は通常、少なくとも、大量のフルカスタム設計による機能的検証と同程度の電気的検証に的を絞っている。
チップセットは、チップセットが構成されている多数のセルに起因して異なる難問を提示する。
さらに、大きなccNUMAサーバにおいて、バスの実質的な数(the sheer number of)、内部バス調停、キャッシュ・コヒーレンシ制御、待ち行列調停、待ち行列調停などに起因して、こうしたチップセットのポストシリコン機能検証は、電気的検証に関して、プロセッサが通常消費するよりも大量の資源を消費する。
内部可観測性(プレシリコンの検証では比較的簡単であるが)は、デバッグおよび機能テストの適用範囲に大きな障害をもたらす。
システム検証をいつ終了するかを決定することは、ポストシリコン検証を時間効果的に終了させることに対する第2の大きな障害である。
プレシリコンのシミュレーションベーステストは、労働集約的であることを指向し、かつ、疑似ランダムなテストに著しく依存するが、ポストシリコンテストは歴史的に、正常な調子(behavior)を示唆するシステム動作を観察することによって行われてきた。
ポストシリコン設計検証を行うことは、プレシリコン検証では通常見つけられないバグを露呈させることを容易にする業界標準のやり方である。
発見される通常のポストシリコンのバグは、システムの長期間の動作または実動作速度での動作をした後に明らかになるバグ、ハードウェアおよびファームウェアのインタフェースの不正確なモデリングに起因して生ずるバグ、プレシリコン検出を免れるレジスタ転送言語(「RTL」)の誤りから生ずるバグ、ならびに、RTLからシリコンへの不正確なマッピングから生ずるバグ(合成/物理的バグ)を含む。
システムを働かせてポストシリコンのバグを露呈させるようにするという受け入れられる方法は、オペレーティングシステムおよび最終システムを対象とするソフトウェアアプリケーションを実行すること、システムの種々の部分にストレスをかける特定目的用のソフトウェアテストを作成すること、および、ランダムなシステム動作を生成するソフトウェアテストを実行することを含む。
リアルタイム可観測性(「RTO」)は、オンチップまたはオフチップのいずれにおいてもリアルタイムで内部信号を監視し取り込むことができることを言う。
内部信号の可観測性機能は、いくつかのフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)アーキテクチャおよび特定用途向き集積回路(「ASIC」)で利用可能であるが、可観測性機能は通常、範囲が制限されている。
制限している因子は、シリコン面積、配線の制約、およびI/O制限であった。
さらに、可観測性機能は伝統的に、機能テストではなくデバッグの適用範囲に対して用いられてきた。
内部信号の可観測性能力があってもなくても、ICが設計されると、設計がテストされる必要が存在する。
Verilog HDLはハードウェア記述言語(「HDL」)である。
HDLは、デジタルシステム、たとえば、コンピュータまたはコンピュータのコンポーネントを記述するのに用いられる言語である。
デジタルシステムをいくつかのレベルで記述することができる。
たとえば、HDLは、ICチップ上でのワイヤ、抵抗器、およびトランジスタのレイアウト、すなわち、スイッチレベルで記述することができる。
対照的に、デジタルシステムのロジックゲートおよびフリップフロップ、すなわち、ゲートレベルを記述することができる。
より高いレベルは、レジスタおよびレジスタ間の情報ベクトルの転送を記述する。
これはレジスタ転送レベル(「RTL」)と呼ばれる。
Verilog HDLはこれらのレベルの全てをサポートする。
Verilogは離散的イベント時間シミュレータである。
当業者には認識されるように、Verilog HDLにおいて、手続的ステートメントの実行は、指定されたイベントの発生でトリガーされることができる。
シミュレーション中のイベントの発生のレコードは、(「イベントログファイル」)の(「イベントログ」)として維持される。
HDLを用いるのは主に、設計が製作に委ねられる前の設計のシミュレーションにおいてである。
いくつかのHDLが存在するが、デジタルシステムのリアルタイム可観測性の状況でHDLイベントをサポートするHDLは知られていない。
一実施形態において、本発明は、ハードウェア設計のシミュレーション中に発生するハードウェア設計言語(「HDL」)イベントに関する情報を含むデータベースを処理する方法を対象とする。
方法は、上記データベースにおいて、可観測性イベントを含む全てのHDLイベントを識別すること、上記識別された可観測性HDLイベントのそれぞれから、可観測性バス上で観測される、上記識別された可観測性HDLイベントを引き出す信号に固有の情報を取得すること、および、複数のエントリであって、該エントリはそれぞれ、上記可観測性バス上で観測される上記信号のうちの1つに対応し、上記観測された信号の上記1つに固有の信号情報を含む、複数のエントリを含むデータ構造を作成することを含む。
図面において、同様なまたは類似する要素は図面のいくつかの図にわたって同じ参照数字で指定されており、図示する種々の要素は必ずしも一定縮尺で描かれていない。
図1に示すように、一実施形態によれば、デバッグバス100は、シリアルリングで内部接続された複数のバスセグメント102(0)〜102(4)を備え、バスがその中に実装されるIC、たとえばASICのコアクロックスピードで動作する。
一実施態様において、デバッグバス100は80ビット幅であるが、一般に、デバッグバスの幅は、デバイスピンの制約と一致する。
さらに、示される実施形態は、5つのバスセグメント102(0)〜102(4)のみを使用するが、論理的で、物理的な適切なパーティショニングを行うのに必要であれば、5つより多いかまたは少ないバスセグメントを実装することができることが理解されるであろう。
各バスセグメント102(0)〜102(4)はいくつかのアクセスポイント104を備え、アクセスポイントにおいて、周辺ロジックからのデータがデバッグバス100上にマルチプレクスされる(MUXed)。
図3および図4を参照して以下でより詳細に述べられるように、各アクセスポイント104は、独自の(proprietary)のMUX構造を有する標準ロジックブロックを備えており、標準ロジックブロックは、デバッグデータをアクセスポイントに送り込み(drive)、その後、データをデバッグバス100上に送り込む。
図1に示すように、2つの可観測性ポート106、108が定義される。
一実施形態において、ポートの1つ、すなわち、ポート106は専用デバッグポートである。
他のポート、すなわちポート108は機能信号をロードされる。
デバッグバス100は、これらのポート106、108の両方を駆動するデバッグデータを含む。
一実施形態において、デバッグポート106は、80個のデータピンに4個のストローブピンを加えたものを有しており、ポート106をロジックアナライザ(図示せず)に直接接続することを意図して、1つにまとめられている(pumped)。
先に示したように、デバッグポート106は、コアクロックスピードで動作し、シリアルリングでバスセグメント102(0)〜102(4)に接続するデバッグバス100から直接に供給される(feed)。
デバッグバス100は分割され、バスがその中に実装されているICの複数の機能領域のうちの任意の領域について、80ビットの内部状態データに加えてその領域に対して入出力するパケットを観察することができる。
デバッグバス100およびポート102、104の実施態様および動作に関するさらなる詳細は、2003年3月28日に出願された、「AN INTEGRATED CIRCUIT」という名称の、同一譲受人に譲渡された、同時係属中の米国特許出願第10/402,034号に記載されている。
図2は、図1に示すデバッグバス100のバスセグメント102(0)のより詳細なブロック図である。
図2に示すように、バスセグメント102(0)は複数のアクセスポイント104を含む。
4つのアクセスポイント104のみが示されているが、各バスセグメント102(0)〜102(4)は、バスセグメントが処理しなければならない信号の数によって必要とされる場合、より多いか、またはより少ないアクセスポイントを備えてもよいことに留意すべきである。
図2に示すように、各アクセスポイント104は、ローカルデータ取り入れ部202およびローカルデータ取り入れ部と接続された、対応するデバッグバス・インタフェースブロック(「DBIB」)すなわちバスインタフェースモジュール204を含む。
各アクセスポイント104において、周辺ロジックからの最大80ビットのデータ(「dbug_read_bus」)が、バス207に沿うMUX206を介して各アクセスポイントのDBIB204に供給される。
制御およびステータスレジスタ(「CSR」)208は、バス214を介して、以下でより詳細に述べるであろう目的で、32ビットMUX選択信号(「_dbg_link_ctl」)を、対応するDBIB204のMUX210、212に供給する。
図3は、図2のDBIB204の1つについてのより詳細なブロック図である。
一実施形態において、デバッグバス100は、10ビットの8つのブロックに論理的に分割される。
各DBIB204は、これらの10ビットブロックのチェーンにおいて、直前のDBIBからの到来するデバッグバスデータ(「dbg_chain_in」)を移動させ、かつ/または複製して、必要があれば、対応するローカルデータ取り入れ部202からの到来するデータ(「dbg_read_bus」)用の場所を空けるようにし、新たに環境設定されたデータ(「dbg_chain_out」)をチェーンにおける次のDBIB204に渡すことができる。
一般に、各DBIB204は、以下の3つの機能を行う。
すなわち、
(1)DBIBは直前のアクセスポイントからデータを伝える(pass on)。
(2)DBIBは、10ビットのデータブロックを直前のアクセスポイントからデバッグバスの他のレンジに移動させ、それによって、より効率のよい帯域幅の利用を可能にする。
(3)DBIBは、10ビットシャンクで周辺ロジックからのデータをマルチプレクス入力する。
先に示したように、データのマルチプレクスを管理可能にするために、デバッグバス100は、10ビットの8つのブロックに論理的に分割され、ブロックはそれぞれ、個別に操作されることができる。
さらに、各アクセスポイント104は、直前のアクセスポイントからのデータを登録し、対応するCSR制御信号(「_dbg_link_ctl」)によって指定された10ビットブロックにおいて、直前のアクセスポイントからのデータを再構成し、次のアクセスポイントに伝えるべきローカルデータをマルチプレクス入力する。
したがって、_dbg_link_control信号はMUX選択信号として働く。
一実施形態の特徴によれば、機能信号の名前と、可観測性ポート106(図1)で機能信号を調べるのに必要とされるMUX選択環境設定と、可観測性ポート上での機能信号のビットセット位置とを含むHDLイベントが定義される。
「EVENT_DBG_C」と呼ばれる、こうしたイベントを定義する例示的なイベントマクロが以下に記載される。
「EVENT_DBG_C」(<ck>,<mux_sel>,<constant>,<signal_name>,<offset>,<slot>,<event_ID>);
<ck> コアクロック
<mux_sel> <signal_name>によって識別される信号をイネーブルするのに必要とされる_dbg_link_ctlのビット。
このフィールドは1〜64ビットである可能性がある。
このフィールドは変数であろう。
<constant> <mux_sel>=<constant>の時、イベントがトリガーされる。
このフィールドもまた1〜64ビットである。
このフィールドは定数であろう。
ゼロを含む「don't care」でない全てを含む。
<signal_name> デバッグバスへ行く信号(変数)。
ゼロを書き込んではならない。
<signal_name>によって識別される信号のフィールドは、(非ゼロ<offset>が指定されなければ)ブロック境界に整列されなければならない。
複数ブロックにまたがる信号はOKであるが、ブロックは、隣接していて、同じMUX選択ビットによってイネーブルされなければならない。
<offset> <signal_name>によって識別される信号の10ビットブロック境界(10進値0〜9)からのオフセット。
ほとんどの信号は10ビットブロック境界に割り当てられているべきであり、それゆえこのフィールドにおいて0を有する。
<slot> <signal_name>によって識別される信号について、どのブロック(複数可)が書き込まれるかを示す8ビットマスク(定数)。
ブロックは隣接していなければならない。
<event_ID>) イベントID。
このフィールドは絶対に一意でなければならない。
プレフィックス(たとえば、pin_dbg_block0)としてのブロックの使用が提案される。
イベント マクロ
図4は、一実施形態に従って行われたシミュレーションの実行400を示す。
図4に示すように、シミュレーションの実行400中、デバッグバス100(図1)のVerilog HDLシミュレーション402が行われる。
シミュレーション402において、信号がデバッグバス上でアクティブであるような状態であるたびに(すなわち、<mux_sel>=<constant>の時)、EVENT_DBUG_Cが発生し(fire)、信号名称、配置(すなわち、オフセットとスロット)、およびMUX選択信号の値を含むイベントの発生がイベントログ404に記される。
同時に、信号の値が可観測性ポートログ406に記される。
シミュレーションが終了すると、手動でか、または、その目的のために設計されたコンピュータプログラムまたはスクリプト408を用いるかのいずれかで、2つのログ404、406が比較されて、機能信号からのデータが、イベントログ404で示される全ての正しい値を有して、正しい位置の可観測性ポート上に現れるかどうかが判断される。
言い換えれば、イベントログ404のエントリは、指定された信号が、所定の場所の可観測性ポートに現れたことに対して状態が適切であったことを示す。
したがって、信号は、可観測性ポートログ406の対応する場所に現れるはずである。
このことが当てはまらない場合、すなわち、予期された信号が、可観測性ポートログ406で示される可観測性ポートに現れない場合、接続性の問題が指摘される可能性がある。
こうして検証されたデータはデータベース410に格納される。
図5を参照してより詳細に述べられるであろう一実施形態によれば、分析プログラムまたはスクリプト412は、自分自身から環境設定データベース414を生成する。
環境設定データベース414は、デバッグバス100を環境設定するのに必要な情報を全て含んでいる。
特に、環境設定データベース414は、デバッグバス100のMUX206、210、212を環境設定するのに必要なデータを含む。
こうして、各イベント自体を用いて、それ自身のインタフェースが定義される。
図5は、分析プログラム412の動作のフローチャートである。
ステップ500にて、データベース410のディレクトリ構造およびファイル型を調べることによって、設計ファイルのファイルリストが生成される。
ステップ502にて、プログラム412は、列挙されたファイルのそれぞれを開き、各デバッグ可観測性イベントを1次元「イベントアレイ」503にコピーする。
ステップ502が終了すると、ステップ504にて、イベントアレイの各イベントは分析されて、(1)イベントを駆動する信号のリストと、(2)列挙された信号を識別可能にする環境設定ビットと、(3)列挙された信号を識別可能にする環境設定信号と、(4)信号の生成元の設計サブブロック(すなわち、ASICの一部)の名前が取得される。
イベントアレイの全てのビットが、ステップ504に述べたように分析されると、ステップ506にて、明示的には定義されていない各信号について、その信号のソースファイルまたは任意の参照されたインクルードファイルを調べることによって、信号のサイズが求められる。
同時に、ステップ508にて、明示的には定義されていない各環境設定信号について、その信号のソースファイルまたは任意の参照されたインクルードファイルを調べることによって、信号のサイズが求められる。
さらに、システムアドレス可能メモリへのマッピング(図示せず)が、各環境設定信号について取得され、環境設定信号の名前が、対応するシステムアドレス可能メモリのロケーションに変換される。
ステップ510にて、(以前のように各イベントではなく)各信号についてエントリが存在するデータ構造511が作成される。
データ構造511の各エントリには、信号についてのメモリロケーションと値とサブブロックの名前、ならびに信号がそこから取り出される(recovered)イベントから抽出された任意のコメントが含まれる。
ステップ512にて、境界/オーバラップテストおよび競合テストなどのデータ完全性チェックが、データ構造511のエントリ上で行われる。
ステップ514にて、データベース414(図4)が書き出される。
図5に示すステップの結果として、環境設定データベース414は、デバッグバス100を環境設定するのに必要なデータの全てを含み、そのデータはテストされ正確であることが検証された。
こうして、本明細書に記載される本発明の実施形態は、HDLイベントを分析して、ICのリアルタイム可観測性をイネーブルにするデータベースを生成するシステムおよび方法を提供する。
示され、述べられた実施形態は、単に例示的であることが特徴であった。
したがって、添付特許請求項に記載される本発明の範囲から逸脱することなく実施形態において種々の変更および修正が行われるであろうことが容易に理解されるべきである。
たとえば、実施形態はASICを参照して述べられているが、実施形態は、カスタムチップセット、フィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)、プログラマブルロジックデバイス(「PLD」)、汎用アレイロジック(「GAL」)モジュール、および同様なものなどの他の型のICで実施されてよいことが理解されるであろう。
さらに、本明細書で述べる実施形態は、Verilog HDL以外のHDLを用いて実施することができる。
さらに、実施形態は、デバッグデータを参照して述べられているが、実施形態は、他の型のHDLイベントおよび同様に対応するデータの検証に適用可能であることが認識されるであろう。
したがって、全てのこうした、変更、拡張、変形、修正、追加、削除、組み合わせなどは、本発明の範囲内にあると考えられ、その範囲は、添付特許請求に記載される範囲によってのみ規定される。
一実施形態のデバッグバスのブロック図である。 図1のデバッグバスのバスセグメントのブロック図である。 図2のバスセグメントを実装するために用いられる標準ロジックブロックのブロック図である。 一実施形態に従って行われたシミュレーションの実行を示す図である。 可観測性についてHDLイベントを分析するプログラムの一実施形態の動作のフローチャートである。
符号の説明
100・・・デバッグバス、
102・・・バスセグメント、
104・・・アクセスポイント、
106,108・・・可観測性ポート、
204・・・バスインタフェースモジュール、
206,210,212・・・MUX、
208・・・ステータスレジスタ(CSR)、
210,212・・・MUX、
400・・・シミュレーションの実行、
402・・・Verilog HDLシミュレーション、
406・・・可観測性ポートログ、
408・・・スクリプト、
412・・・分析プログラム、
414・・・環境設定データベース、

Claims (10)

  1. ハードウェア設計のシミュレーション(402)中に発生するハードウェア設計言語(「HDL」)イベントに関する情報を含むデータベース(410)を処理する方法であって、
    前記データベース(410)において、可観測性イベントを含む全てのHDLイベントを識別すること(502)と、
    前記識別された可観測性HDLイベントのそれぞれから、可観測性バス上で観測される、前記識別された可観測性HDLイベントを引き出す(drive)信号に固有の情報を取得すること(504)と、
    複数のエントリであって、該エントリはそれぞれ、前記可観測性バス上で観測される前記信号のうちの1つに対応し、前記観測された信号の前記1つに固有の信号情報を含む、複数のエントリを含むデータ構造を作成すること(511)と
    を含むデータベースを処理する方法。
  2. 前記データ構造について完全性チェックを行うこと(512)
    をさらに含む請求項1に記載のデータベースを処理する方法。
  3. 前記完全性チェックは、
    境界テストおよびオーバラップテスト
    を含む
    請求項2に記載のデータベースを処理する方法。
  4. 前記完全性チェックは、
    競合テスト
    を含む
    請求項2に記載のデータベースを処理する方法。
  5. 前記データ構造について前記完全性チェックを行なうことに続いて、前記可観測性バスを環境設定するための情報を含む環境設定データベース(414)を書き出す(write)こと(514)
    をさらに含む請求項2〜4のいずれかに記載のデータベースを処理する方法。
  6. 前記信号情報は、
    各信号について、該信号の名前
    を含む
    請求項1〜5のいずれかに記載のデータベースを処理する方法。
  7. 前記信号情報は、
    各信号について、該信号を識別可能にする(visible)環境設定ビット
    を含む
    請求項1〜6のいずれかに記載のデータベースを処理する方法。
  8. 前記信号情報は、
    各信号について、該信号の生成元の設計サブブロックの名前
    を含む
    請求項1〜7のいずれかに記載のデータベースを処理する方法。
  9. 非明示的に定義された各環境設定信号について、
    前記環境設定信号のサイズを求めること(508)と、
    前記環境設定信号をシステムがアドレス指定可能なメモリロケーションにマッピングすること(508)と
    をさらに含む請求項8に記載のデータベースを処理する方法。
  10. 非明示的に定義された各信号について、該信号のサイズを求めること(506)
    をさらに含む請求項1〜9のいずれかに記載のデータベースを処理する方法。
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