28、功能验证：方法、策略与高效实践

功能验证：方法、策略与高效实践

在当今的集成电路设计领域，功能验证是确保设计正确性和可靠性的关键环节。随着VLSI和ULSI电路复杂度的不断提升，验证工作变得愈发困难和重要。本文将深入探讨功能验证的多种方法、策略以及如何提高验证的效率和一致性。

实际数据验证的局限性

使用实际数据进行验证并非万能之策。因为在某些情况下，可能需要经过大量的周期，真正的刺激才能激活一些罕见但关键的情况，从而使被测单元（MUT）的潜在错误行为显现出来。例如，1994年秋季广泛曝光的早期奔腾微处理器浮点除法单元的缺陷。由于软件问题，在基数 - 4 SRT除法算法中使用的PLA查找表有5个表项被遗漏。浮点除法结果是否错误取决于所涉及的尾数。英特尔科学家估计，容易出现故障的输入数字空间比例为1.14 · 10⁻¹⁰，这就解释了为什么用户社区过了几个月才最终意识到这个问题。

有向随机验证

随机验证旨在消除可能影响定向验证的人为先入之见和误解，通过随机过程选择测试用例。以经典的内存电路棋盘测试为例。该测试将交替位模式写入相邻的内存位置，并在读取时进行检查。然而，由于模式简单且具有周期性，它无法防范所有可能的设计缺陷和制造缺陷。因此，在过程中引入不规则元素是有意义的。

但纯粹随机模式通常不是最佳选择。在内存测试中，我们希望确保每个位置都用0和1进行测试，而无需进行不确定时间长度的模拟。为了有效地测试微处理器，从合法操作码中随机选择并与相对较少的选定数据集相结合，比随意用任意位模式加载其内存更有效。一般来说，我们希望用有限数量的测试向量尽可能覆盖电路的状态空间。

下面是一个使用有向随机测试的SystemVerilog测试平台示例，用于测试一个格雷计数器：