6、现代处理器的后硅验证与运行时验证

现代处理器的后硅验证与运行时验证

1 处理器验证的背景与挑战

现代处理器设计的复杂度不断攀升，生产周期却在不断缩短，这导致越来越多的错误流入到已发布的产品中。这些逃逸的错误会对消费者系统的安全性和稳定性产生重大影响，损害制造公司的形象，并造成巨大的经济损失。

近年来，多核处理器芯片的发展趋势使得问题更加严峻。多核处理器具有复杂的内存子系统，通信延迟有时也具有不确定性，这使得逃逸的错误更加隐蔽但也更具破坏性。传统的预硅仿真和形式验证方法在应对现代多核系统的复杂性时显得越来越力不从心。

2 验证技术概述

2.1 预硅验证

在芯片设计阶段和早期硬件原型制造之前，验证主要依赖于两类技术：基于仿真的验证和形式验证。
- 基于仿真的验证 ：利用设计结构的模型（通常用专门的硬件编程语言编写），通过向模型提供输入刺激并评估其响应来验证设计。
- 形式验证 ：将设计视为其功能的数学描述，专注于证明其功能行为的各种属性。

2.2 后硅验证

后硅验证利用了比预硅仿真高几个数量级的性能提升，同时提供了非常高的覆盖率。它包括以下两种类型：
- 结构测试 ：如自动测试模式生成（ATPG），用于检测制造过程中单个门和互连的错误。
- 功能后硅验证 ：针对现代处理器的不同组件，如计算核心、内存子系统和片上通信结构，识别功能错误。

2.3 运行时验证

运行时验证解决方案通过在硬件中添加片上监