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我们需要怎样的硬件验证产品

芯启源 来源:芯启源 2024-08-26 15:36 次阅读

如前文《硬件仿真会不会取代软件仿真》所述:现阶段在芯片规模越发庞大的趋势下,在综合考虑容量、人力、周期等等因素下,硬件仿真已经是一种必不可少的验证手段。顺着这个思路往下走,本文将讨论一下,目前在市面上以硬件方式为载体的芯片验证产品

众所周知,目前市面上硬件仿真器(Emulator)和原型验证系统(Prototyping)是数字芯片设计过程中两种重要的工具,它们在不同阶段发挥着关键作用;当然,我们也忘不了目前还在市面上大量存在的“前辈”---FPGA开发板。关于这三者的基本概念,目前已经有很多资料可以查询到,这里不再赘述,我们就对上述产品的特点作一些展开讨论:

01 硬件仿真器(Emulator)

硬件仿真器(Emulator)的主要工作方式,是把数字芯片的代码外加大量的调试逻辑下载并工作,其特点和优势在于:

● 早期验证:在进行芯片设计的早期阶段,能够以高效率发现大量的设计bug(平均估计下来约为总问题数的80%),从而节省下很大的时间周期和人力成本

● 上手和灵活性:易用性较强,人工干预少;可以快速建立、迭代及测试不同的设计方案

● 调试功能:提供强大的调试工具和波形查看功能,有助于定位和修复设计中的错误

02 原型验证(Prototyping)

原型验证(Prototyping),主要是基于硬件的实际原型(如FPGA原型):即将设计代码转为FPGA可以承载并运作的位文件流,在一定的工作频率下interwetten与威廉的赔率体系 出待测试芯片(或者是一部分模块)的真实功能状况。它的主要特点和优势是:

● 近实时性:提供比纯软件仿真(Simulation)更接近实际环境的验证,包括实际的时序和电气特性

● 系统级验证:能够和Host主机(Server等)相连,从而验证整个系统的互通操作性、功能和性能

● 硬件接口验证:扩展性较强,适合验证待测设计与外部设备的兼容性和互操作性

03 FPGA开发板(FPGA Development Board)

FPGA开发板(FPGA Development Board)的主要特点和优势:

● 价格:成本低廉,上手容易;

● 灵活性:体积小巧、移动和携带均非常方便,对电源供应无特别严格的要求

● 适合对象:特别适合院校学习、小型规模IP和子系统的开发和验证工作

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图1:三种硬件验证产品的特性对比图

在实际应用中,同一家公司通常会结合使用硬件仿真器和原型验证系统。硬件仿真器可以用于快速验证设计概念和初步功能,而原型验证则用于最终确认设计的正确性和性能。但在中大型芯片的开发验证中,局限于容量的大小,“老前辈”FPGA开发板无法承担起容纳主力芯片逻辑的“扛把子”角色,只能作一些辅助性的方案类验证工作:举例说,把带独立CPU和一些视频接口的开发板连接到硬仿或原型系统,作一些特定视频协议的验证工作;是一个典型的应用场景。

一个设想:关于”硬件仿真器和原型验证系统”的有机结合

出于一些历史遗留原因,我们目前在市面看到的硬件仿真器和原型验证产品,产品线往往是分开且各自为营的一个市场布局。没错,从前文的描述内容看,的确它们的功能是各有特点的,但由此带来的问题也显而易见

需要至少购置/租用一套硬仿系统和一套原型验证系统(由此带来场地租用、电力供应等额外费用)

管理维护两套代码,以此带来额外的存储和传输成本

发现问题后的根因回溯、修正及回归测试的流程延误

不同团队的人力资源总开销(人力成本是商业经营中的很大一部分)

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图2:传统的数字芯片设计/验证流程

在考虑“硬件仿真器和原型验证系统结合”的前置问题上,我们列举出一些目前二者存在的一些问题痛点

硬仿系统的租用或购买的成本昂贵、体积庞大

硬仿系统的威廉希尔官方网站 难度和壁垒高,无奈选择国外EDA公司的高价格方案;每年被迫接受固定不菲的软件许可费用

原型系统虽然其运行频率高,但调试手段非常有限;或者要额外购买调试硬件进行连接

原型系统的容量有限,在验证大芯片逻辑时捉襟见肘;

上述二者作大规模验证时的系统体积都十分庞大,原型系统的连接复杂费时、且难以移动(比如作车载移动测试时存在局限性)

芯启源仿真加速和原型验证二合一硬件系统-MimicPro

纵观目前的国内市场上,芯启源在这个问题上作出了大胆的革新,推出的“仿真加速和原型验证二合一硬件系统-MimicPro",主要具备了以下特点:

♛ 兼顾硬件仿真器的调试功能及原型系统的运行性能,与主机方便的高速互联调试通道

♛ 采用背板式互联结构,无需人工处理线缆的拔插操作,高效可靠

♛ 独有专利的时钟设计架构,较传统硬仿产品的工作性能大幅度上升

♛ 全互联的设计结构,及全自动的分区软件,有效提升工作频率

♛ 独特的分布式硬件设计,用户逻辑可用的资源占用率大幅度上升

♛ 丰富多样的调试手段及丰富协议的降速桥方案

♛ 体积紧凑,移动方便

以上各项特点,是芯启源的MimicPro产品长期在众多国内头部IC设计企业的大设计项目中不断打磨、有效改进的成果,也是有能力承载国产大芯片项目的威廉希尔官方网站 根本。举个实例:近期,在客户处现场安装的一套MimicPro2-M32系统,2名工程师总共耗时约3小时就完成了。而同样规模的、电缆式连接的硬件系统,则至少需要好几天时间才能完成;可靠性不高且易出错;客户对于如此高效的Bring-Up速度十分满意。此外,也常有仅用数周时间就跑通客户的复杂传输协议的案例记录。

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原文标题:芯生学院(3) | 我们需要怎样的硬件验证产品?

文章出处:【微信号:corigine,微信公众号:芯启源】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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