01

簡介

SoC 設(shè)計團隊的任務(wù)是在創(chuàng)建昂貴的生產(chǎn)掩膜之前完成完整的系統(tǒng)級驗證。這意味著徹底審核所有硬件模塊、這些模塊之間的所有交互以及為最終應(yīng)用創(chuàng)建的所有專用軟件，而且所有這些任務(wù)都要在芯片構(gòu)建之前完成。雖然硬件加速器和桌面原型板是這項驗證中兩個眾所周知的參與者，但企業(yè)原型同樣具備重要的意義。

盡管仿真在設(shè)計的早期階段占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于性能的原因，其更多的適用于模塊級驗證。一旦開始全芯片驗證，勢必需要以更快的速度處理實現(xiàn)完整覆蓋率所需的龐大數(shù)量的測試。硬件加速仿真承擔(dān)了其中大部分的工作負(fù)荷，而桌面原型單元則主要協(xié)助軟件開發(fā)人員檢驗他們的應(yīng)用代碼。

最近，市場上出現(xiàn)了填補硬件加速器的強大功能與原型設(shè)計系統(tǒng)性能之間缺口的需求。這種解決方法被稱為企業(yè)原型設(shè)計，因為它融合了硬件加速仿真和桌面原型設(shè)計的特性，可以滿足在數(shù)據(jù)中心環(huán)境減輕硬件加速器負(fù)荷的新型使用案例的需求。利用它，驗證團隊可以在優(yōu)化總體擁有成本的同時，強化其基于高速硬件的驗證資源。將硬件加速仿真、企業(yè)原型設(shè)計和桌面原型設(shè)計相結(jié)合，可以將 SoC 更快地推向市場，并增強對于芯片正確性的信心。

02

硬件加速器任務(wù) — 新舊比較

硬件加速器已成為 SoC 硬件驗證的主力軍。它們的執(zhí)行速度能夠高出普通仿真幾個數(shù)量級，是審核布置在單個芯片上大量硬件的關(guān)鍵要素。

硬件加速器設(shè)計體現(xiàn)了性能、實現(xiàn)各種可能的設(shè)計所需的基礎(chǔ)設(shè)施，以及最重要的，在出現(xiàn)問題時可實現(xiàn)全面調(diào)試的眾多工具之間的平衡。即使它們的運行速度達(dá)不到最終應(yīng)用的速度，但要執(zhí)行關(guān)鍵軟件仍舊綽綽有余，這也意味著，它們可以在啟動操作系統(tǒng)的同時探索類似軟件的低層驅(qū)動程序。

在線硬件加速仿真 (ICE) 是硬件加速器的另一種任務(wù)，這種任務(wù)在以前比較常見。ICE 的目標(biāo)是為被測設(shè)計 (DUT) 輸入真實世界的工作負(fù)載，連接網(wǎng)絡(luò)或其他硬件以提供真實的數(shù)據(jù)流。由于 ICE 連接需要速率適配器來降低數(shù)據(jù)速率，以匹配硬件加速器的速度，因此驗證團隊已轉(zhuǎn)而使用虛擬化流量生成器，而不是 ICE。

VirtuaLab 虛擬化流量生成器可根據(jù)命令創(chuàng)建真實的工作負(fù)載。由于硬件加速器現(xiàn)在位于可從世界任何地方訪問的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，這些激勵源可通過網(wǎng)絡(luò)建立連接，輕而易舉地匹配硬件加速器的速度。因此，硬件速率適配器不是必要的，并且還能輕松、靈活地支持更廣泛的工作負(fù)載。

03

硬件加速器需要減負(fù)

硬件加速器承擔(dān)了 SoC 驗證的中央角色。這意味著每當(dāng)電路發(fā)生變化時，必須重新運行回歸測試。這些回歸套件必須以盡可能快的速度執(zhí)行數(shù)量持續(xù)增長的測試。這些測試已經(jīng)通過一次，因此除非暴露出回歸錯誤，否則它們預(yù)計都會通過后續(xù)的每次測試。這意味著通常不需要硬件加速器的眾多調(diào)試功能。如果有失敗的回歸測試，那么硬件加速器可能是確定失敗原因的最佳角色，但正常而言，這只是極少的例外情況。

04

企業(yè)原型設(shè)計填補缺口

硬件加速仿真減負(fù)是企業(yè)原型設(shè)計單元的作用之一。它采用與硬件加速器相同的方式安裝在機架中并可遠(yuǎn)程訪問。于是便可以將回歸套件從稀缺且更昂貴的硬件加速器轉(zhuǎn)移到成本較低的企業(yè)原型上。如果回歸測試失敗并且需要硬件加速器提供調(diào)試資源，則可以輕松地將該測試移回到硬件加速仿真環(huán)境進行根本錯誤原因調(diào)試。

除了以更低的成本提供更大容量之外，硬件加速器 DUT 也可以直接在原型上運行，幾乎不需要手動修改，運行速度大約是在硬件加速器上運行時的五倍。借助一些額外的 FPGA 優(yōu)化工作，相比 Emulation，往往可以將回歸性能提升到 10 倍之多。這意味著回歸套件的運行速度也會加快，有助于分擔(dān)夜間回歸工作負(fù)荷，避免硬件加速器不堪重負(fù)。

最后，就像他們的桌面競爭產(chǎn)品一樣，企業(yè)原型也可以用于 ICE，利用非虛擬化的直接數(shù)據(jù)源連接。雖然由于網(wǎng)絡(luò)連接的原因，用于硬件加速仿真的虛擬化數(shù)據(jù)源會遭遇額外的事務(wù)處理延遲，但直接數(shù)據(jù)連接提供的數(shù)據(jù)更接近于實時數(shù)據(jù)。

通過承擔(dān)回歸、軟件驗證和 ICE 測試任務(wù)，企業(yè)原型可以減輕硬件加速仿真工作負(fù)載，同時實現(xiàn)原型在功能、速度和成本方面的優(yōu)勢。

硬件加速器可在任何時候加載任意數(shù)量的設(shè)計。它們甚至大到足以同時加載多個項目。它們可以通過網(wǎng)絡(luò)輕松進行配置，有助于最大限度地提高它們的利用率。因此，一組給定的測試可能第一天在一個硬件加速器上運行，第二天又在另一個硬件加速器上運行。

相形之下，由于企業(yè)原型通常使用專用硬件配置，例如布線配置或 ICE 外圍設(shè)備，因此更典型的做法是，在項目持續(xù)期間配置一組特定的企業(yè)原型。包括連接 ICE 數(shù)據(jù)源在內(nèi)，配置操作發(fā)生在項目開始時，之后便可根據(jù)需要使用這些原型，直到項目完成。這時便可以將它們重新用于另一個項目，而無需發(fā)運到世界各地。

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桌面原型板的作用

桌面原型板是應(yīng)用軟件的更優(yōu)解決方案。一旦硬件設(shè)計穩(wěn)定下來，就會對原型驗證板進行配置，并且在剩余的驗證周期內(nèi)只進行少量的改動。它們通常采用 FPGA，可以在實現(xiàn) DUT 的過程中優(yōu)化性能。它們的運行速度可能比硬件加速器快一個數(shù)量級。

將這些低成本的原型板分發(fā)給軟件開發(fā)人員，由他們將這些板插入自己的桌面服務(wù)器。當(dāng)需要運行軟件測試時，他們就可以更快地收到基于實際硬件設(shè)計的結(jié)果。

由于它們的速度很快，將這些板直接連接到真實世界的數(shù)據(jù)源也更加輕松。于是，ICE 便基本上從硬件加速器轉(zhuǎn)移到桌面原型板上。

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完整的 SoC 驗證環(huán)境

Veloce 提供了三種關(guān)鍵的基于硬件的完整 SoC 驗證工具：

Veloce Strato 硬件加速器提供了驗證大型 SoC（包括硬件、軟件驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)和部分應(yīng)用代碼） 所需的容量和調(diào)試可見性

Veloce Primo 企業(yè)原型為運行硬件加速仿真回歸套件、執(zhí)行 ICE 測試和驗證應(yīng)用軟件提供了更高性能的硬件

對于希望更直接地接觸其原型板以進行本地測試的軟件開發(fā)人員，則可使用 Veloce proFPGA 桌面原型。此外，開發(fā)人員還可以將桌面原型發(fā)送給他們的客戶，以便順利進行系統(tǒng)集成、驗證和有效性確認(rèn)

Veloce Primo 企業(yè)原型系統(tǒng)提供了比桌面原型更高的容量，以及比硬件加速器更低的每門成本和每 MHz 成本。這有助于驗證團隊降低其硬件驗證資源的總體擁有成本，同時也有助于加快驗證周期。