JP4351961B2

JP4351961B2 - シミュレータプログラム及び記憶媒体

Info

Publication number: JP4351961B2
Application number: JP2004194556A
Authority: JP
Inventors: 貴之齋藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006018488A

Description

本発明は、ハードウェア記述言語により設計されたモデルに対する各種のシミュレーションをコンピュータに実行させるためのシミュレータプログラム及び記憶媒体に関する。

近年、ＡＳＩＣ（Application Specified IC）の設計手法は、その回路規模の増大に伴い、回路図による設計から抽象度の高いＨＤＬ（ハードウェア記述言語）によるディジタル回路設計へと移ってきている。このＨＤＬにより設計される回路図は、きわめて膨大であり、動作がきわめて複雑になる。そのため、ＨＤＬにより設計された回路は、ＨＤＬで記述された他のモジュールと合わせてシミュレーション等を行うＨＤＬシミュレータを用いることにより、機能検証作業を行うことが必要となっている。

より詳細には、ＨＤＬシミュレータは工程の全ての局面で使用されるものであり、各レベルでのシミュレーション結果に基本的な差がないことを確認するものである。このようなＨＤＬシミュレータは、検証の対象とするＨＤＬモデル（ＡＳＩＣ）に対して、それをテストするためのテストベンチと呼ぶ新たなＨＤＬ記述を追加する。テストベンチは、テスト・スティミュラス（テスト・ベクター）を含み、これをテストの対象とするＨＤＬモデル（ＡＳＩＣ）に与え、シミュレーションを自動実行させるような手順をＨＤＬで記述するものである。すなわち、図７に示すような、テストベンチ・モジュールを最上位とする１つのモデルが完成することになる。これをコンパイル、リンクしてコンピュータ上の実行モジュールを作成し、シミュレータ・コントロール・パネル上で実行をコントロールしながら波形を観察することにより、機能検証を行う。

例えば、特許文献１には、テストベンチを用いてコンピュータシミュレーションすることにより、半導体集積回路装置の機能を検証するテスト用プログラムが提案されている。

特開２００２−８３０１０公報

ところで、ＨＤＬモデル（ＡＳＩＣ）の検証において、複数の検証を同時に行う場合、検証対象のＨＤＬモデル（ＡＳＩＣ）に内蔵されている１つのレジスタに対してほぼ同時に書き込みを行う場合がある。ここで、複数のシナリオが存在する場合において、シナリオが直接ＣＰＵバスモデルにアクセスし、ＣＰＵバスモデルに同じレジスタの書き込み要求がほぼ同時に来た場合について説明する。この場合、図８に示すように、シナリオ１によりレジスタＡにＸが書き込まれた後、シナリオ２によりレジスタＡにＹが書き込まれることから、先にレジスタＡにＸを書き込んだシナリオ１は、レジスタＡにＸを書き込んだ影響を検証できない。

すなわち、複数のシナリオがほぼ同じタイミングで同一のレジスタに書き込みを行う場合、それぞれの検証作業では意図しないレジスタ書き込みが行われるレジスタ設定となるおそれがある。

本発明は、それぞれの検証作業で意図しないレジスタ書き込みが行われるレジスタ設定となることを回避することができ、テスト設計者は他のテストとのレジスタ競合を考えることなくテストを設計することができるシミュレータプログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明のシミュレータプログラムは、ハードウェア記述言語により設計されたモデルに対する各種のシミュレーションをコンピュータに実行させるための当該コンピュータで読取り可能なシミュレータプログラムにおいて、前記モデルに備えられた複数のＩ／Ｆ系バスに応答もしくはアクセスするための複数のバスモデルを生成するための第１の機能と、前記モデルへのレジスタ書き込みを示すレジスタ設定もしくは前記各バスモデルへの動作機能設定を行うと共に、当該モデルに種々のテスト動作を実行させるための指示を出す複数のテストシナリオを生成するための第２の機能と、前記モデルにバス接続される仮想的なＣＰＵであるＣＰＵバスモデルを生成するための第３の機能と、前記各テストシナリオからの前記モデルへのレジスタ書き込み要求を順次受け付けると共に、前記ＣＰＵバスモデルからの当該モデルへのレジスタ書き込みが終了したことの通知を確認してから、次のレジスタ書き込み要求を処理するレジスタ調停モジュールを生成するための第４の機能と、を有して成り、前記第４の機能は、前記モデルへのレジスタ書き込み要求が複数あった場合に、独立して動作する機能の起動に係る当該複数のレジスタ書き込み要求の条件が合致しており、且つ当該レジスタのビットの意味により起動される機能が干渉しないことを条件として、当該複数のレジスタ書き込み要求を１つにまとめて一度に書き込みを行う処理を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、ＣＰＵバスモデルからの書き込みが終了したことの通知（レジスタ書き換え可能通知）を確認してから次のレジスタ書き込み要求に対して処理を行うことにより、複数のシナリオがほぼ同じタイミングで同一のレジスタに書き込まれることがなくなり、しかも各機能の起動に係る各レジスタ書き込み要求の条件が合致しており、且つレジスタのビットの意味により起動される機能が干渉しない条件を満たしていれば各レジスタ書き込み要求を１つにまとめて一度に書き込みを行うことにより、ＣＰＵバスモデルを介したモデル（例えば検証対象ＡＳＩＣ）に対するレジスタ書き込み時間（書き込み回数）を減らし、検証時間を短縮することが可能となるため、結果として、それぞれの検証作業で意図しないレジスタ書き込みが行われるレジスタ設定となることを回避することが可能になり、テスト設計者は他のテストとのレジスタ競合を考えることなくテストを設計できる上、テストの実行時間を削減することが可能になる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のシミュレータプログラムにおいて、前記第４の機能は、前記モデルへのレジスタ書き込み要求元の前記テストシナリオが持つ優先順位に基づいてレジスタ書き込みを行う処理を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、レジスタ書き込み要求元のテストシナリオが持つ優先順位に基づいてレジスタ書き込みを行うことにより、シナリオの実行の時間的な前後関係を維持することが可能になるので、テストベンチ作成者が意図したテストのシーケンスでのテストを行うことが可能になる。

請求項３記載の発明の記憶媒体は、請求項１又は２記載のシミュレータプログラムを格納したことを特徴とする。

上記構成によれば、請求項１又は２記載の発明と同様な作用を奏する。

本発明によれば、それぞれの検証作業で意図しないレジスタ設定となることを回避することができ、テスト設計者は他のテストとのレジスタ競合を考えることなくテストを設計することができる。

本発明の実施の形態に係る前提的技術を図１ないし図５に基づいて説明する。

図１は、本発明が適用される機能検証装置１のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、機能検証装置１は、例えばパーソナルコンピュータやワークステーションであり、コンピュータの主要部であって各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２を備えている。このＣＰＵ２には、ＢＩＯＳなどを記憶した読出し専用メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）３と、各種データを書換え可能に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）４とがバス５で接続されている。

さらにバス５には、各種のプログラム等を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）６と、配布されたプログラムであるコンピュータソフトウェアを読み取るための機構としてＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ７を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ８と、機能検証装置１とネットワーク９との通信を司る通信制御装置１０と、機能検証時の各種操作指示を行うキーボードやマウスなどの入力装置１１と、機能検証時のシミュレーション結果等を表示するＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置１２とが、図示しないＩ／Ｏを介して接続されている。

ＲＡＭ４は、各種データを書換え可能に記憶する性質を有していることから、ＣＰＵ２の作業エリアとして機能してバッファ等の役割を果たす。

図１に示すＣＤ−ＲＯＭ７は、この発明の記憶媒体を実施するものであり、ＯＳ（Operating System）や各種のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ２は、ＣＤ−ＲＯＭ７に記憶されているプログラムをＣＤ−ＲＯＭドライブ８で読み取り、ＨＤＤ６にインストールする。

なお、記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ７のみならず、ＤＶＤなどの各種の光ディスク、各種光磁気ディスク、フレキシブル・ディスクなどの各種磁気ディスク等、半導体メモリ等の各種方式のメディアを用いることができる。また、通信制御装置１０を介してインターネットなどのネットワーク９からプログラムをダウンロードし、ＨＤＤ６にインストールするようにしてもよい。この場合に、送信側のサーバでプログラムを記憶している記憶装置も、この発明の記憶媒体である。なお、プログラムは、所定のＯＳ（Operating System）上で動作するものであってもよいし、その場合に後述の各種処理の一部の実行をＯＳに肩代わりさせるものであってもよいし、所定のアプリケーションソフトやＯＳなどを構成する一群のプログラムファイルの一部として含まれているものであってもよい。

このシステム全体の動作を制御するＣＰＵ２は、このシステムの主記憶として使用されるＨＤＤ６上にロードされたプログラムに基づいて各種処理を実行する。

次に、機能検証装置１のＨＤＤ６にインストールされている各種のプログラムがＣＰＵ２に実行させる機能のうち、本実施の形態の機能検証装置１が備える特長的な機能について説明する。ここでは、ＨＤＬシミュレータプログラムがＣＰＵ２に実行させるＨＤＬシミュレータ機能について説明する。ＨＤＬシミュレータ機能は、概略的には、ＨＤＬ（ハードウェア記述言語）により設計されたモデルに対してシミュレーションを行うものである。

図２は、ＨＤＬシミュレータ１００のテストベンチ１０１と検証対象ＡＳＩＣ５０との関連構成を概略的に示す機能ブロック図である。ＨＤＬシミュレータ１００は、ＨＤＬにより設計されたモデルである検証対象ＡＳＩＣ５０に対するＨＤＬシミュレータ機能を発揮するものである。図２に示すように、ＨＤＬシミュレータ１００のテストベンチ１０１は、第１テストシナリオ１０２と、第２テストシナリオ１０３と、第１バスモデル１０４と、第２バスモデル１０５と、ＣＰＵバスモデル１０６と、レジスタ調停モジュール１０７（図２中ではレジスタ調停として表記している）とで構成される。このようなテストベンチ１０１は、検証対象ＡＳＩＣ５０を検証するために、Verilog、VHDL、C/C++、Ｅ言語、Vera等の言語を用いてコーディングされたものである。

第１バスモデル１０４及び第２バスモデル１０５は、検証対象ＡＳＩＣ５０の対応するＩ／Ｆ系バス（図示せず）に応答もしくはアクセスするためのものである。

ＣＰＵバスモデル１０６は、検証対象ＡＳＩＣ５０に接続されるＣＰＵ（図示せず）をソフトウェアでモデル化したもの（ソフトウェアで書かれた仮想的なＣＰＵ）である。

第１テストシナリオ１０２は第１バスモデル１０４に対応したテストシナリオであり、第２テストシナリオ１０３は第２バスモデル１０５に対応したテストシナリオである。第１テストシナリオ１０２及び第２テストシナリオ１０３は、検証対象ＡＳＩＣ５０に種々の動作をさせるためのプログラムであり、ＣＰＵバスモデル１０６及びレジスタ調停モジュール１０７を経由して検証対象ＡＳＩＣ５０へのレジスタ設定や第１バスモデル１０４又は第２バスモデル１０５への機能設定等を行う。検証対象ＡＳＩＣ５０にはレジスタ（ＡＳＩＣの種々動作を司る機能）が内蔵されており、このレジスタに対する第１テストシナリオ１０２及び第２テストシナリオ１０３からのアクセス又は指示によって、検証対象ＡＳＩＣ５０が所望の動作を実行するのである。

次に、レジスタ調停モジュール１０７について説明する。本実施の形態に係るテストベンチ１０１の特徴は、このレジスタ調停モジュール１０７を備え、レジスタの書き込みされた影響を各テストシナリオが確認した上で、次のレジスタ書き込み要求を処理することにある。

ここで、図３はレジスタ調停モジュール１０７における調停処理の流れを示すフローチャート、図４はそのフローチャートを補足するステートチャートである。図３または図４に示すように、シナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からレジスタ調停モジュール１０７にレジスタ書き込み要求がきたと判断すると（ステップＳ１のＹ）、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込みを実行（但し、ここでのレジスタライトを行うモデルは、ＣＰＵバスモデル１０６からのレジスタライトにより検証対象ＡＳＩＣ５０に対応した動作を行う形態のみであり、第１のバスモデル１０４及び第２のバスモデル１０５はレジスタリード、レジスタライトに関係しない）する（ステップＳ２）。なお、以下も同様であるとするが、ここでのＣＰＵバスモデル１０６自体は、レジスタを所有するものでなく、レジスタライト、レジスタリードの要求を行うだけものであり、レジスタは全て検証対象ＡＳＩＣ５０のものである。そして、レジスタ調停モジュール１０７は、ＣＰＵバスモデル１０６からレジスタ書き込みが完了した通知を受け取る（但し、ＣＰＵバスモデル１０６は、要求を投げると応答を期待せずにライト要求を終了するポステッドライト形式のものであり、自身が検証対象ＡＳＩＣ５０にレジスタライトしたことで書き込み動作完了とみなすものである）と、レジスタ書き込み要求をしたシナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）に、書き込みが終了したことを通知（レジスタ書き換え可能通知）する（ステップＳ３）。

その後、レジスタ調停モジュール１０７は、レジスタ書き換え可能通知の受信（ステップＳ４のＹ）、またはシナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からのレジスタ書き込み要求の受信（ステップＳ５のＹ）に、待機する。

そして、シナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からレジスタ調停モジュール１０７にレジスタ書き込み要求が来たと判断すると（ステップＳ５のＹ）、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込み要求をスタックするとともに（ステップＳ６）、スタックされたレジスタ書き込み要求を優先順位に基づいてソートした後（ステップＳ７）、レジスタ調停モジュール１０７は、レジスタ書き換え可能通知の受信（ステップＳ４のＹ）、またはシナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からのレジスタ書き込み要求の受信（ステップＳ５のＹ）に、待機する。

一方、レジスタ調停モジュール１０７は、レジスタ書き換え可能通知が来たと判断すると（ステップＳ４のＹ）、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込み要求スタックが積まれているか否かを判断する（ステップＳ８）。ＣＰＵバスモデル１０６に対するレジスタ書き込み要求スタックが積まれていると判断した場合には（ステップＳ８のＹ）、レジスタ書き込み要求元のシナリオが持つ優先順位が最も高いレジスタ書き込み要求に従い、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込みを実行する（ステップＳ２）。また、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込み要求スタックが積まれていないと判断した場合には（ステップＳ８のＮ）、ステップＳ１に戻り、シナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からのレジスタ書き込み要求に待機する。

以上のような処理により、レジスタ調停モジュール１０７は、ＣＰＵバスモデル１０６からの書き込みが終了したことの通知（レジスタ書き換え可能通知）を確認してから次のレジスタ書き込み要求に対して処理を行うので、複数のシナリオがほぼ同じタイミングで同一のレジスタに書き込まれることがなくなり、それぞれの検証作業で意図しないレジスタ書き込みが行われるレジスタ設定となることを回避することができ、テスト設計者は他のテストとのレジスタ競合を考えることなくテストを設計することができる。

より具体的には、図５に示すように、複数のシナリオが存在する場合において、シナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）がＣＰＵバスモデル１０６にアクセスし、ＣＰＵバスモデル１０６に同じレジスタの書き込み要求がほぼ同時に来た場合、第１テストシナリオ１０２によりレジスタＡにＸが書き込まれた後、ＣＰＵバスモデル１０６からの書き込みが終了したことの通知（レジスタ書き換え可能通知）を確認してから、第２テストシナリオ１０３によりレジスタＡにＹが書き込まれることから、先にレジスタＡにＸを書き込んだ第１テストシナリオ１０２は、レジスタＡにＸを書き込んだ影響を検証することができる。

また、レジスタ書き込み要求元のシナリオが持つ優先順位に基づいてレジスタ書き込みを行うようにしたことにより、シナリオの実行の時間的な前後関係を維持することができる。例えば、ＣＰＵバスモデル１０６のレジスタＡに対して、シナリオ１が「割り込み要求を再開する命令を実行したい」を要求したとする。この要求の書き込み優先度は、シナリオ２より高いものとする。一方、シナリオ２が「割り込み要求が行える状況で、ある命令を実行したい」を要求したとする。この場合、シナリオ２は、シナリオ１の要求が通らないと、シナリオが意図していた正しい結果を得られない。ここで、シナリオ２の要求が先に入ってきた時点では、レジスタＡを書き込み出来ない。その後、シナリオ１の要求が入ってきてレジスタＡが書き込み出来る状態になった場合、シナリオ１の優先順位が高いためにシナリオ１の要求に沿ってレジスタを書き換えるので、シナリオ２の要求に沿ってレジスタを書き換えることができるようになる。これによって、シナリオ１と２は正しい結果を得ることができる。つまり、シナリオ２の実行がシナリオ１の実行後であるのが前提条件の場合、この仕組みを使うと、シナリオの実行の時間的な前後関係が維持されることになり、テストベンチ作成者が意図したテストのシーケンスでのテストを行うことができる。

本発明の実施の形態を図６に基づいて説明する。なお、前述した実施の形態に係る前提的技術と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。本実施の形態は、前述した実施の形態に係る前提的技術とは、レジスタ調停モジュール１０７における調停処理におけるＣＰＵバスモデル１０６によるレジスタ書き込みの際に、レジスタへの複数のアクセス要求をとりまとめて一度に書き込みを行うようにした点が相違するものである。

ここで、図６はレジスタ書き込みとりまとめ処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、まず、レジスタに値Ａを書き込み要求として設定したと判断すると（ステップＳ１１のＹ）、レジスタ書き込み予定値としてＡを設定する（ステップＳ１２）。

その後、シナリオ（第１テストシナリオ１０２または第２テストシナリオ１０３）からのレジスタ書き込み要求がきたと判断すると（ステップＳ１３のＹ）、その書き込み要求値をＸとした時、レジスタ書き込み予定値にＸを追加設定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１３〜Ｓ１４の処理は、レジスタを書き込みできると判断するまで（ステップＳ１５のＹ）、すなわち予め定められた時間が経過するまで、あるいはＣＰＵのリソースが空いていると判断されるまで、繰り返される。

レジスタを書き込みできると判断した場合には（ステップＳ１５のＹ）、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込みを実行し（ステップＳ１６）、ステップＳ１に戻る。

より具体的には、検証対象ＡＳＩＣ５０のレジスタの各ビットの意味が他のビットと干渉しない場合に、例えば、「０ビット目に１を書き込むと機能Ａが起動される」、「１ビット目に１を書き込むと機能Ｂが起動される」というようにする。それぞれのビットに１（または０）を書き込むことによって起動される機能がそれぞれの機能に直接的な干渉を及ぼさない場合、レジスタへの複数のアクセス要求をとりまとめて一度に書き込みを行うようにすることができ、この機能を使うことによって、レジスタアクセスに費やす時間を減らすことができるようになる。

これにより、各機能の起動に係る各レジスタ書き込み要求の条件が合致しており、且つレジスタのビットの意味により起動される機能が干渉しない条件を満たしていれば各レジスタ書き込み要求を１つにまとめて一度に書き込みを行うため、上記実施の形態に係る前提的技術の作用効果に加え、ＣＰＵバスモデル１０６を介した検証対象ＡＳＩＣ５０に対するレジスタ書き込み時間（書き込み回数）を減らし、検証時間を短縮することができるので、テスト設計者は他のテストとのレジスタ競合を考えることなくテストを設計できる上、テストの実行時間を削減することができる。

本発明の実施の形態の前提的技術に係る機能検証装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。ＨＤＬシミュレータのテストベンチと検証対象ＡＳＩＣとの関連構成を概略的に示す機能ブロック図である。レジスタ調停モジュールにおける調停処理の流れを示すフローチャートである。そのフローチャートを補足するステートチャートである。レジスタの書き込み調停がある場合のシーケンスの具体例を示す説明図である。本発明の実施の形態に係るレジスタ書き込みとりまとめ処理の流れを示すフローチャートである。ＨＤＬシミュレータの構成を概略的に示す模式図である。ＣＰＵバスモデルに同じレジスタの書き込み要求がほぼ同時に来た場合のシーケンスの具体例を示す説明図である。

符号の説明

１機能検証装置
７記憶媒体
５０ハードウェア記述言語により設計されたモデル
１０１テストベンチ
１０２，１０３テストシナリオ
１０４，１０５バスモデル
１０６ＣＰＵバスモデル
１０７レジスタ調停モジュール

Claims

ハードウェア記述言語により設計されたモデルに対する各種のシミュレーションをコンピュータに実行させるための当該コンピュータで読取り可能なシミュレータプログラムにおいて、
前記モデルに備えられた複数のＩ／Ｆ系バスに応答もしくはアクセスするための複数のバスモデルを生成するための第１の機能と、
前記モデルへのレジスタ書き込みを示すレジスタ設定もしくは前記各バスモデルへの動作機能設定を行うと共に、当該モデルに種々のテスト動作を実行させるための指示を出す複数のテストシナリオを生成するための第２の機能と、
前記モデルにバス接続される仮想的なＣＰＵであるＣＰＵバスモデルを生成するための第３の機能と、
前記各テストシナリオからの前記モデルへのレジスタ書き込み要求を順次受け付けると共に、前記ＣＰＵバスモデルからの当該モデルへのレジスタ書き込みが終了したことの通知を確認してから、次のレジスタ書き込み要求を処理するレジスタ調停モジュールを生成するための第４の機能と、を有して成り、
前記第４の機能は、前記モデルへのレジスタ書き込み要求が複数あった場合に、独立して動作する機能の起動に係る当該複数のレジスタ書き込み要求の条件が合致しており、且つ当該レジスタのビットの意味により起動される機能が干渉しないことを条件として、当該複数のレジスタ書き込み要求を１つにまとめて一度に書き込みを行う処理を含むことを特徴とするシミュレータプログラム。
前記第４の機能は、前記モデルへのレジスタ書き込み要求元の前記テストシナリオが持つ優先順位に基づいてレジスタ書き込みを行う処理を含むことを特徴とする請求項１記載のシミュレータプログラム。
請求項１又は２記載のシミュレータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。