基于嵌入式方法的浮点单元验证系统设计

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1、第1期微处理机No．12012年2月M1CROPROCESSORSFeb．，2012基于嵌入式方法的浮点单元验证系统设计王云贵，杨靓(西安微电子技术研究所，西安710054)摘要：浮点单元的验证是最具挑战性的任务之一。基于XilinxFX系列带powerpc405硬核的FPGA，利用嵌入式系统开发套件EDK，设计了一个嵌入式系统对浮点单元进行验证。验证原理为把用户IP(被测浮点单元)通过APU控制器连接到powerpc405处理器核，编写测试程序，通过自定义指令对用户IP进行访问，根据程序的运算结果判断被测I

2、P的正确性。关键词：Powerpc405；APU控制器；自定义指令；验证DOI编码：10．3969／j．issn．1002—2279．2012．01．003中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1002—2279(2012)01—0007—05DesignofFloatingPointUnitVerificationSystemBasedonEmbeddedMethodWANGYun—gui，YANGLiang(xi’anMicroelectronicsTechnologyInstitute，’an7

3、10075，China)Abstract：Theverificationoffloatingpointunitisabigchallenge．BasedonXilinxFXseriesFPGAwhichhavepowerpc405hardcoreembeddedinit，useembeddedsystemdeveloptoolEDK，designanembeddedsystemtoverifyfloatingpointunit．TheprincipiumisthroughAPUcontrollerlinkus

4、erip(thefloatingpointunitunderverification)topowerpc405core，writetestprogram，throughuserdefinedinstructiontoaccessuserip，accordingtotheinstructionresultwecanknowwhetherthefloatingpointunitcanfunctionco~ecflyinrealcircuit．Keywords：Powerpe405；APUcontroller；Us

5、erdefinedinstruction；Verification制器把FALU连接到PPC405核，然后编写测试程1引言序，通过自定义指令访问FALU，然后通过程序的运目前片的验证已经成为IC领域面临的一大算结果来判断FALU的功能是否正确，即设计一个挑战。对于IC前端设计而言，用于设计和验证的时嵌入式处理器系统来对FALU(其它IP也可以)进间比例达到了3：7，即不得不把大部分时间用于验行验证。：证，由此可见验证对于Ic的重要性。对浮点单元而2创建硬件平台言，验证更加困难。Intel曾经因为奔腾处理器的浮

6、点错误而损失了数以亿计的美金，而且严重损害了2．1PowerPC405流水结构图公司的声誉。为了对某定浮点合并的FALU⋯进行PowerPC405处理器拥有辅助处理单元控制器验证，文献⋯采用特殊数据和随机数据相结合的方APU(AuxiliaryProcessorUnit)，使得用户可以添加法对其进行了充分的功能仿真，但是只进行功能仿自定义指令集。用户通过FPGA设计自己的IP核，真是不够的。在芯片流片前为了在实际电路中对其也称为结构性从处理模块FCM(FabricCo—pmces—进行验证，一般都需要用FPG

7、A做原型验证。一种sotModule)，完成必要功能(如加密解密、压缩解压方法是直接把FALU综合后下载到FPGA里对其进缩以及浮点运算)，FCM通过使用FPGA逻辑资源行验证。这里采用另外一种方法，利用Xilinx公司来实现J。通过APU控制器，扩展必要的指令，将FX系列带PowerPC405硬核的FPGA，通过APU控FCM的功能流程与PowerPCA05主处理器流水线更作者简介：王云贵(1984一)，男，湖南隆回人，硕士研究生。主研方向：计算机系统结构，数字电路设计。收稿日期：2011—04—28徽处理

8、机2012年紧密的结合在一起，该方式具有的优势是其它方式，部由FCM译码。比如总线外设等方式无法达到的j。图l显示了当指令到译码阶段时，它同时被传给PowerPCPowerPC405处理器核、APU控制器以及结构性从处处理器和APU控制器，如果这不是一条CPU能够理模块三者之间的流水结构J。认识的指令(即不是原生的PowerPC指令)，处理器APU控制器主要解决两个问题：一是进行快速就期望APU控制