37、现代多核处理器验证技术与未来展望

现代多核处理器验证技术与未来展望

1. 多核处理器的运行时验证解决方案

在现代多核处理器的验证领域，有两种专门设计的运行时验证解决方案，分别是动态内存一致性验证（DVMC）和Caspar。

1.1 动态内存一致性验证（DVMC）

DVMC基于不可编程的检查器，强制执行所有内存一致性模型共有的三个不变量：单处理器排序、允许的重排序和缓存一致性。当检测到违反不变量的情况时，DVMC使用检查点技术回滚处理器的状态并重新开始执行。它依赖于更重量级的检查点方案（SafetyNet），该方案对性能的影响较小，但会占用较大比例的硅片面积。

1.2 Caspar

Caspar是为多核处理器内存子系统的高效现场修补和修复而设计的。与DVMC一样，Caspar依赖于定期的系统检查点，但使用可编程事件检测器来识别缓存控制器状态机中的错误转换。当在处理器运行期间检测到错误时，Caspar会暂停执行，恢复最后一个正确的检查点系统状态，并尝试通过强制执行无竞争的内存活动来绕过错误。实验结果表明，Caspar的检查点方案带来的性能和面积损失较小，分别为2.4%和5.8%。在设计中没有错误的情况下，Caspar（由于检查点）的性能影响仍然很小。当出现错误时，恢复可能会变得昂贵，但在低错误频率的情况下，总体性能损失也较小，这使得Caspar成为一种有效的修补解决方案。

以下是Caspar和DVMC的特点对比表格：
| 解决方案 | 检查器类型 | 检查点方案 | 性能影响 | 面积占用 |
| — | — | — | — | — |
| DVMC | 不可编程检查器 | SafetyNet（重） | 较小 | 较大