11、高效缓存一致性验证测试设计

高效缓存一致性验证测试设计

在芯片多处理器（CMPs）系统中，缓存一致性是确保数据准确性和系统性能的关键因素。本文将介绍一种基于细胞自动机（CA）的高效测试设计，用于快速确定缓存中的数据不一致性。

1. 细胞自动机基础

细胞自动机（CA）可以看作是一个自主的有限状态机（FSM）。CA 细胞有两个状态：0 或 1，第 i 个 CA 细胞的下一个状态（NS）由当前状态和其左右邻居的状态决定，公式为 $S_{i}^{t + 1} = f_i(S_{i - 1}^{t}, S_{i}^{t}, S_{i + 1}^{t})$，其中 $S_{i - 1}^{t}$、$S_{i}^{t}$ 和 $S_{i + 1}^{t}$ 分别是第 i 个细胞在时间 t 时左邻居、自身和右邻居的当前状态，$f_i$ 是下一个状态函数。

CA 的状态可以用真值表表示，8 个输出的十进制等效值称为规则 $R_i$。在 2 状态 3 邻域 CA 中，有 256 条规则。例如，规则 15、14、192、207 和 240 的 RMT（规则最小项）如下表所示：
|PS (RMT)|(7) 111|(6) 110|(5) 101|(4) 100|(3) 011|(2) 010|(1) 001|(0) 000|
|----|----|----|----|----|----|----|----|----|
|NS 15|0|0|0|0|1|1|1|1|
|NS 14|0|0|0|0|1|1|1|0|
|NS 192|1|1|0|0|0|0|0|0|
|NS 207|1|1|0|0|1|1|1|1|
|NS 240|1|1|1|1|0|0|0|0| </