發布日期：2022-07-14 點擊率：50
Sun微系統公司在以SPARC和UltraSPARC產品線為標志的處理器創新方面有著豐富的底蘊。其最新一代UltraSPARC T2處理器中所采用的CoolThreads技術已為Sun Fire T5220, T5120和T6320系列服務器提供了強大的動力。這些服務器不但功能極其強大,而且也極其“綠色”——其功率只相當于一個電燈泡的水平。技術當然是很棒的,但這些市場領先產品的驗證卻很具挑戰性。
和很多其他公司一樣,我們過去一直依靠基于軟件的仿真來完成大多數功能驗證。然而,隨著設計規模變得越來越龐大,系統級集成顯得越來越重要,而軟硬件協同驗證也變得非常關鍵,我們需要延長驗證時間或提高驗證性能才能跟上驗證復雜度的發展。
軟件仿真本身的帶寬不足以建立高度的驗證信心,也不足以縮短UltraSPARC T2處理器與服務器系統產品化的時間。事實上仿真已經開始成為我們開發周期中的一個瓶頸,有鑒于此,我們必須進一步完善我們的驗證環境。
為了讓讀者對驗證任務有個更清楚的認識,在此大概介紹一下UltraSPARC T2處理器。這款處理器在單芯片中包含了所有通用處理器中應有的內核和線程,而且集成了服務器的所有關鍵功能,包括運算、1G/10G聯網、安全、輸入/輸出(PCIE),并緊密集成了Solaris操作系統。可以看出,這對我們的驗證團隊而言是一項意義重大的任務。
我們要做的第一步是開發驗證步驟,并通過提供驗證團隊所熟悉的“類似仿真”的驗證環境,并充分利用基于硬件的性能來確定驗證團隊可以輕松接受的方案。采用這種方案,我們的驗證團隊就能在面對諸如8處理內核、每內核8線程(即同時采用64線程執行程序)的多線程驗證任務時輕松集成新的技術。我們實質上是要驗證64個CPU同時運行時的情況。由此可以想象,我們的驗證任務極端復雜,已經超出了純軟件仿真器能夠達到的帶寬。
易于使用的硬件驗證方案
這里,我們選用了Cadence的Xtreme系列硬件加速和仿真器。Xtreme環境能在單一仿真環境下無縫集成仿真、加速和在線仿真功能。它不但能在不同環境之間切換,而且還可以運行非常長的隨機測試,對我們來說這些都是關鍵功能。此外,我們還發現,該系統所集成的內部工具、各種仿真環境和形式驗證技術是對Sun驗證技術的很好補充,可以幫助我們實現功能更強大的企業級驗證方案。
圖1:UltraSPARC T2處理器的高層框圖。
我們的驗證團隊還發現,通過將UltraSPARC T2處理器的設計映射到下層可重配置運算處理器,它們就能運行包含許多隨機測試的長仿真,甚至在設計出帶之前就完成啟動Solaris操作系統之類的任務。
硬件輔助優勢在驗證啟動后開始體現
我們發現,這些硬件系統的自由性和靈活性允許我們進行成效顯著的重復驗證。例如,我們曾運行過隨機測試和定向測試,從中找出了多個缺陷,并在硬件中做出了改正,這對提高生產力有極大幫助。此外,當固件或啟動代碼就緒后,它們能夠快速運行并解決軟硬件集成方面的問題。這樣,我們就能在一個非常緊張的時間表內逐步識別并改正軟硬件缺陷,從而避免成本高昂的重新流片。現在,我們已經能大大縮短從第一塊硅片到整個服務器系統發布的芯片產品化時間。
圖2:相對性能。
Xtreme還有一些附加功能,其中之一就是VCD-on-Demand。該功能可在驗證執行過程中保存仿真過程的某些快照,因而設計師無需花費幾天的時間進行重新仿真就能得到某個精確時間窗內的信號波形。這一功能將調試時間從幾天縮短到了幾小時。此外,利用掛起/繼續功能,我們還能將硬件所承擔的長仿真任務掛起,騰出資源來完成優先級更高的短期仿真或調試任務。對于該系統幫助我們在仿真和模擬之間建立聯系的方式,我們也非常喜歡。我們發現,緊密耦合的軟件仿真器以及在軟硬件仿真環境之間來回進行熱交換的能力可以極大縮短新設計的驗證時間。利用Xtreme的在線仿真功能可以在芯片從代工廠回來之前就生成主板、運行系統軟件,并準備好許多硅片調試工具。
Sun通過GPL發布了一份OpenSPARC T2技術程序員參考手冊和OpenSPARC T2技術微架構規范,并啟動了一項NDA開發人員試用計劃,從而使開發人員能夠對OpenSPARC T2處理器的內部工作情況有一個最初的認識。開發人員可以在上獲取更多相關資料。
圖3:基于T2的服務器具有極大的競爭優勢。
追求驗證的更高境界
由于需要設計基于CMT的超多線程更大流量的片上服務器,驗證效率就顯得極為重要,驗證團隊也將繼續挑戰驗證引擎和方法的極限。為此,我們將繼續依靠帶寬更大的硬件驗證系統來承擔新的工作量。諸如Cadence Xtreme和Palladium硬件仿真器這類最優秀的驗證工具,配合system verilog 斷言和覆蓋率驅動的方法,將幫助我們更早更有效地發現設計中存在的問題,從而促進Sun繼續追求設計的更高境界,開發出更尖端的技術。
作者:Jai Kumar
驗證技術專家
Sun Microsystems
