基于EDA 工具評(píng)測(cè)數(shù)字IP 軟核

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1、http://www.paper.edu.cn基于EDA工具評(píng)測(cè)數(shù)字IP軟核許海輝張溯章偉合肥工業(yè)大學(xué)微電子設(shè)計(jì)研究所(230009)Email：xuhaihuixp@163.com摘要：伴隨著集成電路IP的推廣和使用，面臨著如何衡量一個(gè)IP質(zhì)量的好壞、如何準(zhǔn)確快速地選擇IP等問題。因此需要一種有效的手段對(duì)IP質(zhì)量進(jìn)行評(píng)測(cè)，這也就要求有一套操作性強(qiáng)的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)IP質(zhì)量進(jìn)行客觀、快速地評(píng)測(cè)。針對(duì)以上要求，本文探索了可供EDA工具度量的評(píng)測(cè)指標(biāo)以及這些指標(biāo)的評(píng)測(cè)方法，然后根據(jù)提出的指標(biāo)和方法，完成了三個(gè)IP的量化評(píng)測(cè)，從而說明了這種質(zhì)量評(píng)測(cè)方法的可操作性和有效性。關(guān)鍵

2、詞：IP;質(zhì)量;評(píng)測(cè);EDA.1.引言現(xiàn)在IP市場(chǎng)保持快速增長，據(jù)調(diào)查，每年增長40％。因?yàn)樯鲜袝r(shí)間仍然是一項(xiàng)產(chǎn)品成功的重要因素，所以要求快速有效地對(duì)IP進(jìn)行選擇。如果對(duì)IP質(zhì)量的評(píng)估不到位，那么就很難進(jìn)行快速選擇。另外IP的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和IP的開發(fā)規(guī)范，業(yè)界還沒有統(tǒng)一。因此需要一種新的方法學(xué)來統(tǒng)一IP質(zhì)量評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，而且需要自動(dòng)化的工具來支持評(píng)測(cè)過程。[1]美國IP標(biāo)準(zhǔn)組織VSIA開發(fā)了一種技術(shù)方法來改進(jìn)IP的質(zhì)量，并且使IP更容易集成到SoC平臺(tái)中。同時(shí)《可重用方法學(xué)》（RMM）起到了同樣的效果，并指導(dǎo)IP產(chǎn)品化。但是所有的準(zhǔn)則和建議項(xiàng)都需要手動(dòng)來進(jìn)行檢查?，F(xiàn)在還沒有非常全

3、面的能自動(dòng)度量IP質(zhì)量的方法?，F(xiàn)在大部分IP開發(fā)商和用戶都按照VSIA和VCX的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交易，但是IP開發(fā)商并沒有提供工具來展示他們交付的IP的質(zhì)量。除了VSIA和RMM提供的準(zhǔn)則指南以外，還有一些獨(dú)立的工具對(duì)IP準(zhǔn)則進(jìn)行檢查，例如代碼覆蓋率和綜合工具等。這些工具可以用來對(duì)IP1部分質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。[2]現(xiàn)在對(duì)IP質(zhì)量評(píng)測(cè)手段主要有三種：一是基于Web的回答問題的方式；二是電子表[3][4]格度量程序,如OpenMORE和QIP；三是基于EDA工具度量過程。前兩種都是以IP質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，但是現(xiàn)有的IP核質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都不是很全面、客觀，而且可操作性不是很強(qiáng)、自動(dòng)化程度不高。

4、第三種方法，即本文提出的方法，可以作為現(xiàn)有IP質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的有利補(bǔ)充，同時(shí)由于借助EDA工具，所以容易做到客觀、具體、自動(dòng)化地度量出IP的質(zhì)量。1本文得到了國家863計(jì)劃、CSIP專項(xiàng)課題的資助。1http://www.paper.edu.cn本文詳細(xì)介紹數(shù)字IP軟核的評(píng)測(cè)指標(biāo)以及IP核質(zhì)量評(píng)測(cè)方法，然后根據(jù)該方法，在現(xiàn)有商業(yè)EDA工具的基礎(chǔ)上，對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行評(píng)測(cè)，并給出評(píng)測(cè)結(jié)果。2.評(píng)測(cè)指標(biāo)和相關(guān)EDA工具從內(nèi)容上說，可供EDA工具度量的評(píng)測(cè)指標(biāo)，是IP質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)子集。定義IP評(píng)測(cè)指標(biāo)時(shí)，需要滿足以下三個(gè)方面的要求：(1)能夠反映出IP質(zhì)量的高低，并被IP用戶或者集成商

5、關(guān)注；（2）指標(biāo)必須客觀、具體、可量化；（3）能夠被現(xiàn)有EDA工具直接或者間接度量，而且自動(dòng)化程度高?？晒〦DA工具度量的指標(biāo)，主要分為以下三類：代碼質(zhì)量指標(biāo)、驗(yàn)證質(zhì)量指標(biāo)、設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。代碼質(zhì)量主要是指RTL級(jí)代碼的可重用性、可綜合性和可維護(hù)性。代碼質(zhì)量指標(biāo)用來衡量RTL級(jí)代碼與編碼標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度，如果通過手工對(duì)代碼進(jìn)行分析，無疑是一項(xiàng)繁瑣工作，而且很難做到快速客觀，因此需要通過代碼檢查工具來完成代碼質(zhì)量的評(píng)測(cè)工作。目前常用的代碼檢查工具有LEDA、nlint等，它們通過對(duì)RTL級(jí)代碼的結(jié)構(gòu)做靜態(tài)分析，可以推斷代碼存在的邏輯錯(cuò)誤、代碼是否可綜合以及與編碼標(biāo)準(zhǔn)的吻合程度

6、。驗(yàn)證質(zhì)量指標(biāo)可以通過代碼覆蓋率、功能覆蓋率和模擬時(shí)間來來反映。代碼覆蓋率可以分為：語句覆蓋率、條件覆蓋率、分支覆蓋率、表達(dá)式覆蓋率、狀態(tài)機(jī)覆蓋率、Toggle覆蓋率等，它與功能覆蓋率結(jié)合在一起用于反映驗(yàn)證工作的充分性；代碼覆蓋率與模擬時(shí)間的比值用于檢測(cè)激勵(lì)執(zhí)行測(cè)試代碼的驗(yàn)證效率；而功能覆蓋率和模擬時(shí)間的比值用于檢測(cè)激勵(lì)所執(zhí)行代碼功能的效率。如果一個(gè)驗(yàn)證向量集具有較高的代碼覆蓋率和功能覆蓋率，同時(shí)又只耗費(fèi)了較少的模擬時(shí)間，就可以認(rèn)為具有較高的質(zhì)量。設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，主要通過提取相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)來反映。這些參數(shù)主要包括電路綜合/版圖設(shè)計(jì)后的面積、時(shí)序信息、功耗、最高頻率、門數(shù)等。大

7、部分參數(shù)可以從EDA工具對(duì)電路進(jìn)行自動(dòng)分析后所產(chǎn)生的日志報(bào)告中提出?，F(xiàn)有EDA工具，按照運(yùn)行環(huán)境分類，主要分為Unix版EDA工具和Windows版EDA工具。大部分Unix版的EDA主要針對(duì)ASIC設(shè)計(jì)流程，而Windows版的EDA工具主要針對(duì)FPGA設(shè)計(jì)流程。下表列出了常用EDA工具與評(píng)測(cè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系。表格1EDA工具與性能節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表主要內(nèi)容主要EDA工具評(píng)測(cè)指標(biāo)LEDAError的數(shù)目代碼質(zhì)量度量nlintWarning的數(shù)目VN-Check與代碼規(guī)則的吻合程度2http://www.paper.edu.cnVCS代碼