一种片上图形加速系统功能验证方法研究

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1、一种片上图形加速系统功能验证方法研究证领域的研究和业界的项目开发具有重要的现实意义。1.2研究内容本文旨在对片上图形加速系统功能验证方法的研究，在分析当前业界片上系统功能验证相关技术的基础上，结合对片上图形加速系统体系结构以及功能特性的分析，设计了一套通用的片上图形加速系统功能验证方法。文章首先分析了片上系统功能验证的基本方法和技术，然后对业界图形加速系统功能验证相关方法进行研究和分析。由于目前国内图形加速系统常用的是基于微处理器和LCD控制[5]器的架构，在这种图形加速系统中，图形生成和显示的主要工作由微处理器来承担，而LCD控制

2、器则只负责少部分的显示工作，对这类图形加速系统的功能验[6]证也就就成了对LCD控制器的功能验证。对LCD控制器的功能验证研究已经比较成熟，使用传统的功能验证方法即可完成，如使用逻辑模拟器进行仿真，约束随机激励，覆盖率检查等。而随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，越来越多的产品转向采用SoC设计技术。SoC设计技术在图形加速系统方面的应用就是将图形生成及显示的功能全部由硬件逻辑（如FPGA或ASIC）来实现，而微处理器只负责图形显示[7]命令的发送。设计技术的提高，也带来了验证技术复杂度的增加。目前对于基于SoC的图形加速系统的

3、功能验证还处在探索阶段，验证的理论和方法还很不成熟，验证的效率和质量不高。本文着重对片上图形加速系统的功能验证方法进行研究。片上图形加速系统的核心是图形加速卡。图形加速卡是一块由FPGA或者ASIC实现的芯片，它实现了几乎所有的图形生成和显示的功能。图形加速卡包括多个子系统，其中包括LCD控制器子系统。对图形加速卡进行功能验证的难点在于系统级验证。不同于只对LCD控制器进行验证，图形加速卡是多个子系统的集成，因此对其的验证工作就包括各子系统之间能否正确协同工作。而由于图形加速卡在运行时要进行大量的数据处理，因此使用传统的逻辑模拟器仿

4、真方法将由于其不能忍受的仿真速度而变得更加困难，同时由于整个系统规模庞大，信号数量很多，因此也难于在验证时对设计中的错误进行定位。本文从验证质量、验证效率、移植性、复用性等各方面进行考虑，在图形加速卡设计过程中分别提出了不同的验证平台和验证方法，使得验证人员能够在设计的不同阶段对目标设计进行有效的验证，提高了设计的质量，缩短了产品开发周期。1.3论文工作-2-硕士学位论文本文以集成电路设计的功能验证为背景，以片上图形加速系统的功能验证为研究对象，结合业界的功能验证工具和验证技术，对片上图形加速系统的功能验证进行研究，以提高片上图形加

5、速系统验证的效率和质量，缩短设计开发的周期。本文的研究工作是设计一套片上图形显示的功能验证方法，工作包括两部分内容：分别设计和实现基于Tcl的功能验证平台和基于模拟加速的功能验证平台。要完成的工作主要是验证平台的设计和使用验证平台对某一具体设计进行验证。具体研究内容有：(1)分析SoC功能验证的相关技术，特别分析了图形加速系统设计中的功能验证方法；(2)使用Tcl脚本语言设计并实现以层次化、可复用为目标的验证平台。(3)设计并实现了基于模拟加速的功能验证平台，在研究逻辑模拟器和FPGA通信的基础上，给出了一种如何把目标设计的各功能模

6、块映射到逻辑模拟器和FPGA的方法，该映射方法可以用在一般的模拟加速解决方案中，具有很好的可移植性性。(4)将验证平台用于一个实际目标设计的验证，对比分析了验证的效果，并对该验证平台在应用上作了预见性的扩展。1.4论文结构论文共分六章。按以下方式组织：第一章为绪论，概述了片上图形加速系统功能验证研究背景和意义，课题研究的主要内容，以及全文的主要工作。第二章介绍了图形加速的相关概念及当前研究情况，并对当前的嵌入式图形加速系的设计技术及架构作了简要剖析。第三章介绍了SoC及其功能验证的相关概念和理论，分析了当前SoC功能验证的现状，并对

7、当前图形加速系统的功能验证现状作了详细分析和阐述。第四章给出了基于Tcl的功能验证平台的设计和实现方法，详细阐述了在设计的各个阶段如何搭建验证平台，并给出了使用到的具体技术和知识。第五章在阐述模拟加速技术原理的基础上，给出了基于模拟加速的功能验证平台的设计和实现方法。并提出了一种如何将各功能模块映射到逻辑模拟器和FPGA的方法。第六章，将第四章和第五章提出的验证方法及验证平台对一个具体的图形加速卡的设计进行验证。给出了各个阶段的验证过程和验证结果，并对验证平台的性能作了量化分析。-3-一种片上图形加速系统功能验证方法研究第2章图形加

8、速系统及相关研究2.1图形加速[8]图形加速就是采用某种技术来加速系统对图形图像的处理和显示。在早期的计算机系统中，图形图像的处理和显示工作几乎全部由CPU来完成，这样就大大增加了CPU的负担。随着图形加速技术的发展和图形加速芯片的出