基于SystemC TLM模型的GPU图像处理单元验证

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1、硕士学位论文Ｉｌｌ一ｔ｜華基于ＳｙｓｔｅｍＣＴＬＭ模型的ＧＰＵ图像处理单元验证作者姓名康国栋学校导师姓名、职称丁瑞雪副教授企业导师姓名、职称吴晓成高工申请学位类别工程硕士蒙？１ｍ学校代码10701学号1511122776分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于SystemCTLM模型的GPU图像处理单元验证作者姓名：康国栋领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：丁瑞雪副教授企业导师姓名、职称：吴晓成高工学院：微电子学院提交日期：2018年

2、4月VerificationofGPUImageProcessUnitBasedOnSystemCTLMModelAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByKangGuodongSupervisor:DingRuixueTitle:AssociateProfessorSupervisor:WuXiaochengTitle:Sen

3、iorEngineerApril2018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指导下进行的研宄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已经发表或撰写过的研宄成果也不包含；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一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已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

4、任。／本人签名：乘ａ私日期：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：研宄生在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。：导师签名：本人签名＿

5、＾［。日期Ｉ：公日期：＼命］摘要摘要图形处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）是一种专用的图像处理芯片，是集成电路领域的研究热门方向之一。图像处理器处理的数据形式单一，其计算方式也并不复杂，但是吞吐量大，控制流通路多而繁琐，设计和验证难度较高。SystemC语言具有强大的协同仿真验证功能，可以在RTL设计完成之前，提供一个可以探索芯片架构的功能模型。因此，对GPU进行SystemC建模与验证有比较大的研究意义。本文在深入分析了实习项目中图像处理单元模块的特点，总结了项目中

6、针对该模块以及后续模块的验证需求，采取了基于SystemCTLM模型的验证策略，并对图像单元进行了事务级的建模。在参考业内使用SystemC进行建模与验证的经验，设计了一套针对SystemC与RTL进行通信的wrapper（封装），对GPU的SystemC-TLM模型进行了单独的验证。在完成图像处理单元的SystemC-TLM模型后，研究了新的系统验证平台。通过对图形流水线理论以及基于OpenGL的图像流水线的实现方式的理论研究，编写了基于OpenGL2.0的测试用例，测试用例与TLM模型之间的驱动driver

7、使用C语言编写，直接对模型的寄存器进行读写。在验证完TLM模型中的clock模块，复位模块，memory模块，DMA模块等模块后，对GPU整体进行了功能验证。本文基于SystemCTLM模型的验证已经在后续的项目中得到了应用，测试平台在接口验证，子系统的验证中得到了复用。在GPU的验证过程中，已经发现模型的若干缺陷，挑选其中具有代表性的一些缺陷，列举在了本文最后一章，并说明了如何针对模型进行修改。这些验证的成果表明，基于SystemCTLM模型的验证策略，可以提高验证的灵活性和复用性，能够降低芯片的验证成本。关

8、键词：SystemC，GPU，建模，图像处理单元，验证IABSTRACTABSTRACTGraphicsProcessingUnit(GPU)isaspecialimageprocessingchip.ItisoneofthemostpopularresearchdirectionsinthefieldofIC.ThedataformprocessedbytheGPUissingle,