微处理器向量标量定浮点转换单元的验证研究

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1、國滅名彡園硕士学位论文＿（１＾４微处理器向量标量定浮点换单元的验研究ｌ作者姓名肖云飞学校导师姓名、职称张进成教授企业导师姓名、职称侯锐研究员ｗｋ申请学位类别工程硕士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研

2、究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名：滴曰期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文、的复印件，允许查阅借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影、。印缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论。文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在＿年解密后适用本授权书。

3、：导师签名：本人签名琦４１－＾日期；＼日期：学校代码10701学号1411122893分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文微处理器向量标量定浮点转换单元的验证研究作者姓名：肖云飞领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：张进成教授企业导师姓名、职称：侯锐研究员学院：微电子学院提交日期：2017年4月Verificationresearchforvectorscalarfixed-pointfloating-pointconversionunitofmicroprocessorAthesissubmittedtoXIDIANUN

4、IVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByXiaoYunfeiSupervisor:ZhangJinchengTitle:ProfessorSupervisor:HouRuiTitle:ResearchFellowApril2017摘要摘要随着集成电路进入超摩尔时代，集成电路规模日益增大，功能日渐复杂，验证工作在芯片研发周期中占到约70%的时间，传统的直接验证已无法满足工程上的要求。工程师希望通过提高代码复用率，随机化测试激励，自动化结果比对

5、等方法来缩短验证周期，因此提出了基于SystemVerilog的通用验证方法学，并成为业界主流。然而，在某些数据量巨大的工程中，通用验证方法学也遇到了瓶颈，工程师们期待通过使用较少的测试用例来实现所有功能点的验证，并且开始将目光从仿真验证转向形式验证，即通过数学方法来更加高效的验证电路的正确性，从而提高验证效率。本文的验证对象是一款微处理器的向量标量定浮点转换单元，其功能繁杂且没有类似的验证方案供参考。针对这一问题，本文详细研究了IEEE754标准以及指令集对浮点数的特殊规定、指令运行的架构基础，并在此基础上，制定出以仿真验证为主形式验证为辅的验证方案。向量标量定浮点转换单

6、元还具有数据类型多、数据量大的特点，单条指令的输入变化最高可达2133种情况，测试所有的输入在工程上不具有可行性，对验证的完备性也构成了很大的挑战。针对这一问题，本文深入分析了每类指令在每种运算模式下的运算过程，综合运用等价类分解法、边界值分解法等方法，从运算过程中归纳出每类指令的功能点，依据功能点设置指令源操作数激励的约束，从而只需较少的测试用例即可测试所有的功能点，同时保证了项目的可行性以及验证的完备性。此外，本文还简单探究了等价性检验的方法，并归纳其优缺点。仿真验证的验证平台需要模拟指令的执行环境，包括实现指令译码，模拟源操作数寄存器以及浮点状态控制寄存器，以及上述三

7、者的同步等较多功能。针对这一问题，本文采用了通用验证方法学组件来划分并模拟各模块的功能，使得平台更具条理性以及维护性。依据验证方案进行验证后，仿真验证代码覆盖率达到97%，功能覆盖率达到100%，并针对未覆盖到的代码覆盖率给出合理的解释，形式验证中部分代表性的指令通过了等价性检验，项目最终取得了比较理想的验证效果。关键词：通用验证方法学，指令，形式验证，向量标量定浮点转换IABSTRACTABSTRACTWithintegratedcircuitenteringtheageofMoreMoore,thescaleo