JP2005227958A - シミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置 - Google Patents

シミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 プログラマブルデバイス及びCADシミュレータによる被検証回路の検証結果の比較が容易であり、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができるシミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置を提供する。
【解決手段】 被検証回路4bが書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路4bの動作検証を行うFPGA4と、パーソナルコンピュータA1上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータ2と、ハードウエアによる検証結果及びソフトウエアによる検証結果が互いに異なる場合に、FPGA4及びCADシミュレータ2を動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作制御部7と、FPGA4及びCADシミュレータ2の出力波形を動作周期ごとに表示する表示部8により構成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、シミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置に係り、さらに詳しくは、プログラマブルデバイスによる被検証回路の動作検証の結果と、CADシミュレータによる被検証回路の動作検証の結果とが互いに異なる場合に、その不一致箇所を解析するシミュレーション解析システムの改良に関する。
CAD(Computer Aided Design)シミュレータにより論理検証された電気回路をプログラマブルデバイスに書き込み、当該電気回路が実際に正しく動作するか否かを確認する動作確認が従来から行われている。プログラマブルデバイスによる動作結果がCADシミュレータによるシミュレーション結果と異なる場合、ロジックアナライザや内部ノードトレースツールなどを用いて、プログラマブルデバイス内における出力波形や信号状態を表示させて不一致箇所の解析が行われる。
この様な不一致箇所の解析では、CADシミュレータによる当該電気回路のシミュレーションと比較することにより、プログラマブルデバイス上での不具合であるか、周辺機器との入出力制御を行う入出力インターフェースなどの周辺回路上での不具合であるかの不具合箇所の切り分けを行うことができる。しかし、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータにおける被検証回路の動作検証が個々に行われるので、検証結果の比較が容易ではなく、動作不良の原因特定に多大な時間を要してしまうという問題があった。
また、電気回路の論理検証を高速化したり、ソフトウエアと組み合わせた動作検証を早期にかつ高速に行うのに、アクセラレーション技術やエミュレーション技術が従来から用いられている。例えば、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込み、このプログラマブルデバイスを動作させることで、CADシミュレータを用いるのに比べて当該被検証回路の論理検証が高速化される。このとき、プログラマブルデバイスに書き込まれた被検証回路内における信号状態が抽出されるようにすることによって、CADシミュレータによる解析と同等のデバッグ環境を得ることができる。しかし、プログラマブルデバイスが被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合、動作不良が生じた際に、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めが困難であるという問題があった。
特開平10−10196号公報 特開2000−215226号公報
上述した通り、従来のシミュレーション解析では、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータによる検証結果の比較が容易ではなく、動作不良の原因特定に多大な時間を要するという問題があった。また、プログラマブルデバイスが被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合、動作不良が生じた際に、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めが困難であるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができるシミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置を提供することを目的としている。特に、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータによる検証結果の比較が容易であるシミュレーション解析システムを提供することを目的としている。
また、プログラマブルデバイスが被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合であっても、動作不良が生じた際に、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めが容易であるシミュレーション解析システムを提供することを目的としている。
本発明によるシミュレーション解析システムは、被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータと、上記ハードウエアによる検証結果及び上記ソフトウエアによる検証結果が互いに異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とにより構成される。
この様な構成によれば、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータが動作周期ごとに同期しながら並列動作され、それぞれの出力波形が動作周期ごとに表示されるので、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータによる検証結果を容易に比較することができ、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができる。また、CADシミュレータによる検証結果が表示されるので、プログラマブルデバイスが被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合であっても、動作不良が生じた際に、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めを容易に行うことができる。
特に、上記CADシミュレータが、被検証回路内の記憶素子における信号状態を所定のシミュレーション期間内で間欠的な保持周期で一時保持する信号状態保持手段を有し、上記CADシミュレータが、一時保持された上記信号状態に基づいて、並列動作における再度のシミュレーションを検証結果の不一致箇所に最も近い上記保持周期から開始するように構成すれば、CADシミュレータによる再度のシミュレーションが不一致箇所に最も近い保持周期から開始されるので、再シミュレーションに要する時間が削減され、動作不良の原因特定に要する時間をさらに短縮することができる。
本発明によるアクセラレータ装置は、被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータとで検証結果が異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とにより構成される。
本発明によるエミュレータ装置は、被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータとで検証結果が異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とにより構成される。
本発明によるシミュレーション解析システム、アクセラレータ装置及びエミュレータ装置によれば、プログラマブルデバイス及びCADシミュレータによる検証結果を容易に比較することができるので、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができる。
また、CADシミュレータによる検証結果が表示されるので、プログラマブルデバイスが被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合であっても、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、プログラマブルデバイスに被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めを容易に行うことができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるシミュレーション解析システムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態によるシミュレーション解析システム1は、被検証回路のシミュレーションを実行するCADシミュレータ2を有し、各種情報処理を行うパーソナルコンピュータA1と、周辺機器との入出力制御を行う周辺回路3及びプログラマブルデバイスとしてのFPGA(Field Programmable Gate Array)4を搭載するボードA2とからなり、USBなどの通信手段を介して互いに接続されている。
このシミュレーション解析システム1では、ソフトウエア、すなわち、CADシミュレータ2による被検証回路の動作検証が行われるとともに、ハードウエア、すなわち、FPGA4による被検証回路の動作検証が行われ、これらの検証結果が互いに異なる場合に、CADシミュレータ2及びFPGA4を並列動作させ、これらによる出力波形がパーソナルコンピュータA1上に表示される。
パーソナルコンピュータA1は、CADシミュレータ2、回路構成記憶部5、主制御部6、並列動作制御部7、表示部8、通信制御部9及び試験データ記憶部10により構成され、CADシミュレータ2は、内部信号ダンプ制御部2a、波形ビューワ2b、信号状態保持部2c及びPLI(Programming Language Interface)制御部2dからなる。また、FPGA4は、書き換え可能な集積回路であり、マッピングツールなどにより書き込まれた被検証回路4bと、被検証回路4b内における信号状態を抽出するための内部信号ダンプ回路4aとからなる。
通信制御部9は、USBなどの通信手段を介してボードA2上の周辺回路3に接続され、入出力データの送受信制御を行っている。試験データ記憶部10は、CADシミュレータ2及びFPGA4による動作検証に用いる入力データを記憶する記憶手段であり、テストベンチデータや制御データがシミュレーションデータとして格納されている。回路構成記憶部5は、被検証回路の回路構成を記憶する記憶手段であり、FPGA4に被検証回路4bを書き込むのに用いられるデータと同一のデータが格納されている。例えば、被検証回路を構成する演算素子や記憶素子などの素子の種類、接続関係を示すデータが格納されている。
内部信号ダンプ制御部2aは、パーソナルコンピュータA1上で実行される回路構成記憶部5上の被検証回路のシミュレーションにおいて、被検証回路内における信号状態の取り出し制御を行っている。この内部信号の取り出し制御は、シミュレーションデータに埋め込まれる内部信号ダンプコードに基づいて行われる。
波形ビューワ2bは、出力波形を表示部8上に表示させるためのプロセッサであり、内部信号ダンプ制御部2aにより取り出された内部信号などの信号状態が動作周期ごとに表示される。信号状態保持部2cは、回路構成記憶部5に記憶された被検証回路を用いてパーソナルコンピュータA1上で実行されるシミュレーションの結果を一時記憶する記憶手段である。ここでは、シミュレーション結果として、被検証回路内の記憶素子における信号状態が一時保持される。この信号状態保持部2cでは、所定のシミュレーション期間内において連続的な保持周期又は間欠的な保持周期で一時保持が行われる。例えば、シミュレーション期間内において、信号状態を一時保持させる期間と一時保持させない期間とが交互に繰り返される。この様に内部信号を一時保持することにより、シミュレーションを再度実行する場合、CADシミュレータ2は、再度のシミュレーションを必要に応じてシミュレーション期間の途中からでも実行することができる。なお、シミュレーション期間は、一連の入力データからなるシミュレーションデータの入力開始から検証結果の出力終了までの期間である。また、保持周期は、被検証回路の回路構成やシミュレーションデータに応じて定められる。
PLI制御部2dは、シミュレーションデータをボードA2上のFPGA4に送信する際と、FPGA4による出力データを受信した際とにフォーマットを変換する制御を行っている。このフォーマットの変換制御は、シミュレーションデータに埋め込まれるPLI制御コードに基づいて行われる。つまり、CADシミュレータ2においてシミュレーションデータに基づく被検証回路の動作検証が行われるとともに、FPGA4において当該シミュレーションデータに基づく被検証回路4bの動作検証が行われる。FPGA4による動作検証の結果は波形ビューワ2bによって表示部8に出力され、内部信号ダンプ回路4aにより抽出された内部信号の信号状態が出力波形として動作周期ごとに表示される。
並列動作制御部7は、CADシミュレータ2及びFPGA4を交互に動作させるとともに、シミュレーションデータごとの動作検証の結果が互いに異なる場合に、CADシミュレータ2及びFPGA4を並列動作させる制御を行っている。すなわち、FPGA4による被検証回路4bの検証結果がCADシミュレータ2による回路構成記憶部5上の被検証回路の検証結果と一致しなかった場合、CADシミュレータ2及びFPGA4が動作周期ごとに同期しながら動作され、それぞれの出力波形が波形ビューワ2bによって同時に表示される。
この並列動作では、信号状態保持部2cにより一時保持された信号状態に基づいて、CADシミュレータ2による再度のシミュレーションが行われ、特に、動作不一致が生じたシミュレーション期間における検証結果の不一致箇所に最も近い保持周期から再シミュレーションが開始される。つまり、CADシミュレータ2は、シミュレーション期間の途中から再シミュレーションを開始し、FPGA4は、このCADシミュレータ2による再度のシミュレーションに基づいて並列動作を開始する。これにより、CADシミュレータ2による再度のシミュレーションが不一致箇所に最も近い保持周期から開始されるので、再シミュレーションに要する時間が削減され、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができる。
さらに、並列動作制御部7は、当該シミュレーション期間における不一致箇所の直前からFPGA4における被検証回路4b内及び周辺回路3内における信号状態の表示を開始する。このとき、CADシミュレータ2も、被検証回路内における信号状態の表示を開始する。すなわち、不一致箇所の直前からの並列動作では、CADシミュレータ2及びFPGA4間で対応する内部信号が波形ビューワ2bによって同時に表示される。
図2は、図1のシミュレーション解析システムによる検証動作の一例を示した図であり、CADシミュレータ2及びFPGA4における動作状態の遷移の様子が示されている。並列動作制御部7は、CADシミュレータ2による被検証回路の動作検証(CADシミュレーションフェーズ)と、FPGA4による被検証回路4bの動作検証(FPGA動作確認フェーズ)とをシミュレーションデータごとに交互に繰り返し行う。CADシミュレーションフェーズでは、被検証回路内の全ての記憶素子における信号状態が保持周期B1及びB2ごとに一時保持される。このとき、FPGA4による検証結果がCADシミュレータ2による検証結果と異なる場合には、不一致箇所解析フェーズとなる。
ここでは、CADシミュレーションフェーズであるステップS1において回路動作が正しいと確認された被検証回路について、FPGA動作確認フェーズであるステップS2において動作不良が生じたものとし、シミュレーション期間におけるその動作不良ポイントを不一致箇所11とする。
不一致箇所解析フェーズでは、動作不良の原因がFPGA4の内部回路にあるのか周辺回路3などの外部回路にあるのかを切り分けるために、CADシミュレータ2及びFPGA4の並列動作が行われる。この並列動作は、動作不良が生じたシミュレーションデータに基づいて行われ、処理速度がFPGA4に比べて遅いCADシミュレータ2による再度のシミュレーションは、不一致箇所11に最も近い保持周期B2から開始される。従って、並列動作の開始までは、FPGA4のみ当該シミュレーションデータに基づく再度の動作確認が行われる(ステップS3)。
並列動作の開始後からは、CADシミュレータ2及びFPGA4を動作周期ごとに同期させながら動作され(ステップS4)、不一致箇所11の直前C1からは、内部信号の表示が開始される(ステップS5)。
図3は、図1のシミュレーション解析システムにおいて表示される信号状態の一例を示した図であり、動作周期ごとに表示される各種内部信号a1,a2,b1,b2及び検出信号c1〜c3が示されている。動作周期ごとのクロック信号(CLK)12に基づいて、CADシミュレーションにおける被検証回路内の内部信号a1及びa2と、これらの内部信号a1及びa2のそれぞれに対応するFPGA4における被検証回路4bの内部信号b1及びb2とが出力波形として表示される。
ここでは、CADシミュレータ2が対応する内部信号間の比較を行うものとし、例えば、エクスクルーシブ・オア(排他的論理和)などの処理結果が検出信号c1及びc2として動作周期ごとに表示される。すなわち、検出信号c1は、内部信号a1及びb1の比較結果に基づいて生成され、検出信号c2は、内部信号a2及びb2の比較結果に基づいて生成される。この様な検出信号c1及びc2の表示は、シミュレーションデータに埋め込まれる検出コードに基づいて行われる。
また、検出信号c1及びc2の論理和が検出信号c3として表示される。この様な検出信号c1〜c3の表示により、不一致箇所11の特定を容易に行うことができるので、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができる。
図4のステップS101〜S105は、図1のシミュレーション解析システムにおける検証動作の一例を示したフローチャートである。まず、並列動作制御部7は、CADシミュレータ2により被検証回路のシミュレーションを実行させ、回路動作の検証後、FPGA4による被検証回路4bの動作確認を行う(ステップS101,S102)。
このCADシミュレーションに対する動作確認は、シミュレーションデータごとに繰り返し行われ、動作不良が発生すると、CADシミュレータ2及びFPGA4による並列動作が開始される(ステップS103,S104)。
並列動作の開始後、動作不良の発生箇所の直前からは、内部信号の信号状態が表示される(ステップS105)。
本実施の形態によれば、FPGA4及びCADシミュレータ2が動作周期ごとに同期しながら並列動作され、それぞれの出力波形が表示部8上に表示されるので、FPGA4及びCADシミュレータ2による検証結果を容易に比較することができ、動作不良の原因特定に要する時間を短縮することができる。
実施の形態2.
実施の形態1では、CADシミュレータ2による動作検証及びFPGA4による動作検証がシミュレーションデータごとに交互に行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、各シミュレーションデータに対してCADシミュレータ2による動作検証及びFPGA4による動作検証が最初から同時に行われる場合について説明する。
図5は、本発明の実施の形態2によるシミュレーション解析システムにおける検証動作の一例を示した図であり、CADシミュレータ2及びFPGA4における動作状態の遷移の様子が示されている。並列動作制御部7は、各シミュレーションデータに基づいて、CADシミュレータ2による被検証回路の動作検証と、FPGA4による被検証回路4bの動作検証とを同時に開始させる。
CADシミュレータ2による動作検証では、被検証回路内の全ての記憶素子における信号状態が保持周期B11及びB12ごとに一時保持される。FPGA4による検証結果がCADシミュレータ2による検証結果と実際に異なる場合(ステップS11)には、不一致箇所解析フェーズとなる。
不一致箇所解析フェーズでは、CADシミュレータ2及びFPGA4の並列動作が行われる。この並列動作は、各シミュレーションデータに基づいて行われ、CADシミュレータ2による再度のシミュレーションは、不一致箇所21に最も近い保持周期B12から開始される。従って、並列動作の開始までは、FPGA4のみ各シミュレーションデータに基づく再度の動作確認が行われる(ステップS12)。
並列動作の開始後からは、CADシミュレータ2及びFPGA4を動作周期ごとに同期させながら動作され(ステップS13)、不一致箇所21の直前C11からは、内部信号の表示が開始される(ステップS14)。
本実施の形態によれば、各シミュレーションデータに対してCADシミュレータ2による動作検証及びFPGA4による動作検証が最初から同時に行われるので、各シミュレーションデータについて動作不良の有無を早期に確認することができる。
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、CADシミュレータ2により論理検証された電気回路をFPGA4に書き込み、当該電気回路が実際に正しく動作するか否かを確認する動作確認によって不一致箇所の解析が行われる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、FPGA4に被検証回路を書き込み、このFPGA4を動作させることで、CADシミュレータ2を用いるのに比べて当該被検証回路の論理検証を高速化するアクセラレータ装置に本発明が適用される場合について説明する。
本実施の形態によるアクセラレータ装置は、被検証回路が書き込まれるFPGA4と、FPGA4及びCADシミュレータ2を並列動作させる並列動作制御部7と、表示部8とにより構成される。FPGA4に被検証回路を書き込み、このFPGA4を動作させることで、CADシミュレータ2を用いるのに比べて当該被検証回路の論理検証が高速化される。このとき、FPGA4に書き込まれた被検証回路内における信号状態が抽出されるようにすることによって、CADシミュレータ2による解析と同等のデバッグ環境を得ることができる。
このとき、CADシミュレータ2による検証結果も同時に表示されるので、FPGA4が被検証回路の論理設計通りに動作しないことが考えられる場合であっても、動作不良が生じた際に、当該被検証回路の論理設計に不具合があるのか、FPGA4に被検証回路を書き込むことにより生じた不具合であるのかの見極めを容易に行うことができる。
なお、本実施の形態では、本発明がアクセラレータ装置に適用される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、電気回路の論理検証を高速化したり、ソフトウエアと組み合わせた動作検証を早期にかつ高速に行うためのエミュレータ装置に適用するようなものであっても良い。
本発明の実施の形態1によるシミュレーション解析システムの一構成例を示したブロック図である。 図1のシミュレーション解析システムによる検証動作の一例を示した図である。 図1のシミュレーション解析システムにおいて表示される信号状態の一例を示した図である。 図1のシミュレーション解析システムにおける検証動作の一例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態2によるシミュレーション解析システムにおける検証動作の一例を示した図である。
符号の説明
1 シミュレーション解析システム、2 CADシミュレ−タ、
2a 内部信号ダンプ制御部、2b 波形ビューワ、2c 信号状態保持部、
2d PLI制御部、3 周辺回路、4 FPGA、4a 内部信号ダンプ回路、
4b 被検証回路、5 回路構成記憶部、6 主制御部、7 並列動作制御部、
8 表示部、9 通信制御部、10 試験データ記憶部、
A1 パーソナルコンピュータ、A2 ボード

Claims (6)

  1. 被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、
    情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータと、
    上記ハードウエアによる検証結果及び上記ソフトウエアによる検証結果が互いに異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、
    上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とを備えたことを特徴とするシミュレーション解析システム。
  2. 上記CADシミュレータは、被検証回路内の記憶素子における信号状態を所定のシミュレーション期間内で間欠的な保持周期で一時保持する信号状態保持手段を有し、
    上記CADシミュレータが、一時保持された上記信号状態に基づいて、並列動作における再度のシミュレーションを検証結果の不一致箇所に最も近い上記保持周期から開始することを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション解析システム。
  3. 上記プログラマブルデバイスは、上記CADシミュレータによる再度のシミュレーションに基づいて並列動作を開始し、
    上記表示手段が、不一致箇所の直前から上記プログラマブルデバイス内における信号状態の表示を開始することを特徴とする請求項2に記載のシミュレーション解析システム。
  4. 上記プログラマブルデバイスが、周辺機器との入出力制御を行う周辺回路を搭載したボード上に設けられ、
    上記表示手段が、上記周辺回路内における信号状態の表示を行うことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション解析システム。
  5. 被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータとで検証結果が異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、
    上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とを備えたことを特徴とするアクセラレータ装置。
  6. 被検証回路が書き込まれ、ハードウエアによる被検証回路の動作検証を行うプログラマブルデバイスと、情報処理装置上において被検証回路のシミュレーションを実行し、ソフトウエアによる被検証回路の動作検証を行うCADシミュレータとで検証結果が異なる場合に、当該プログラマブルデバイス及びCADシミュレータを動作周期ごとに同期させながら並列動作させる並列動作手段と、
    上記プログラマブルデバイス及びCADシミュレータの出力波形を動作周期ごとに表示する表示手段とを備えたことを特徴とするエミュレータ装置。
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