大多數(shù)電子系統(tǒng)使用存儲器組件來存儲可執(zhí)行軟件或存儲數(shù)據(jù)，因此精確存儲器模型的可用性是大多數(shù)功能驗(yàn)證策略的基礎(chǔ)。在經(jīng)過驗(yàn)證的基于標(biāo)準(zhǔn)的庫中提供這些模型至關(guān)重要。本文介紹了您應(yīng)該在這些模型中尋找的品質(zhì)，并介紹了一個新的庫，我覺得它提供了這種最全面的解決方案，并支持任何類型的仿真環(huán)境和所有三個業(yè)界領(lǐng)先的仿真器。

內(nèi)存模型要求

出于驗(yàn)證建模的目的，可以將存儲器設(shè)備抽象為存儲陣列的信號級協(xié)議接口。信號級接口必須符合存儲器協(xié)議的時序和行為，這可以在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中指定，例如用于DDR3的JEDEC JES79-3F標(biāo)準(zhǔn)，或者在特定情況下，它可以在設(shè)備制造商的數(shù)據(jù)表。存儲陣列的實(shí)現(xiàn)方式對用戶來說不是直接可見的，但對于仿真模型，通常使用SystemVerilog數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或優(yōu)化的C數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

圖1：內(nèi)存設(shè)備模型的通用抽象

在測試平臺中使用內(nèi)存模型時，它被實(shí)例化為連接到內(nèi)存控制器的組件，它既可以是被測設(shè)計，也可以是被測設(shè)計的一部分。使用存儲器模型協(xié)議前端的信號訪問存儲器，并將數(shù)據(jù)傳入和傳出模型的存儲陣列。前端協(xié)議的復(fù)雜性因存儲器類型而異，但它可能涉及使用控制和狀態(tài)寄存器與存儲器狀態(tài)空間交互的并發(fā)傳輸。從某些類型的內(nèi)存（例如DDR）獲得不錯的性能依賴于控制器識別某些類型的數(shù)據(jù)流量并重新組織內(nèi)存訪問以優(yōu)化內(nèi)存中的訪問速率。這種復(fù)雜程度要求高保真存儲器模型不僅要重現(xiàn)真實(shí)存儲器設(shè)備的復(fù)雜行為和時序，還要確定控制器優(yōu)化是否有效。

前門訪問存儲器通過協(xié)議接口對于功能驗(yàn)證是必需的，但是將數(shù)據(jù)傳入和傳出存儲器確實(shí)需要時間;因此，后門接口用于直接加載或卸載存儲器存儲陣列。后門接口通常用于在存儲器模型中加載可執(zhí)行軟件映像，或者它可以用于加載將由硬件加速器操縱的數(shù)據(jù)內(nèi)容。后門接口還可用于在測試期間檢查內(nèi)存內(nèi)容，或者在測試結(jié)束時將內(nèi)存數(shù)據(jù)與黃金參考進(jìn)行比較。后門接口也可以耦合到內(nèi)存調(diào)試器，以允許交互式查看和更改內(nèi)存內(nèi)容。

除了提供這種有用的前后門功能外，還需要其他功能來增強(qiáng)內(nèi)存的可用性。用于驗(yàn)證的內(nèi)存模型。內(nèi)存模型應(yīng)該提供一種檢查正在遵循內(nèi)存協(xié)議并在出現(xiàn)錯誤時標(biāo)記錯誤的方法。這通常通過使用在發(fā)生錯誤時觸發(fā)的斷言來支持，從而更容易找到問題的根本原因。內(nèi)存模型應(yīng)提供功能覆蓋監(jiān)視器，以跟蹤協(xié)議的使用方式。這可用于檢查內(nèi)存控制器是否已經(jīng)過徹底驗(yàn)證，或者了解哪些模式的協(xié)議操作尚未經(jīng)過測試。支持調(diào)試內(nèi)存協(xié)議對于有效跟蹤錯誤來源也很重要。

Mentor內(nèi)存庫

Mentor Graphics最近推出了一種全新的綜合內(nèi)存驗(yàn)證IP庫，旨在滿足對精確內(nèi)存仿真模型日益增長的需求。新發(fā)布的Mentor內(nèi)存模型庫包含25種最常用的內(nèi)存類型。通過配置，該庫支持基于內(nèi)存設(shè)備的數(shù)千個模型，用戶可以創(chuàng)建自己的配置，允許支持幾乎無限數(shù)量的模型。

表1：當(dāng)前支持的內(nèi)存模型類型通過Mentor內(nèi)存庫

全部庫中可用的模型既可以用作獨(dú)立的內(nèi)存模型，也可以用作UVM代理，支持任何類型的模擬環(huán)境。這些模型適用于所有三個主要的EDA仿真平臺 - 來自Mentor Graphics的Questa，來自Cadence的Incisive和來自Synopsys的VCS。

內(nèi)存模型打包為SystemVerilog模塊，其引腳對應(yīng)于建模的內(nèi)存類型。這允許它們被實(shí)例化為設(shè)計網(wǎng)表中的組件或測試工具的頂層。模型響應(yīng)前門訪問的信號級協(xié)議，并提供庫中通用的后門API。

模型為每種類型的內(nèi)存模型提供全部功能和時序精度。這包括可選的功能模式設(shè)置和對高級操作的支持，例如訓(xùn)練和調(diào)平，用于微調(diào)高速協(xié)議接口（如DDR4）的響應(yīng)。

模型的時序和行為是高度可配置的，允許它們被調(diào)整以具有真實(shí)存儲設(shè)備的個性。每個內(nèi)存模塊都有一個MANUFACTURER和一個PART_NUMBER參數(shù)，允許您指定模型應(yīng)該表現(xiàn)的設(shè)備。這些參數(shù)在模擬開始時用于在模型中設(shè)置適當(dāng)?shù)呐渲眠x項(xiàng)?？梢詫⑦@些部件號參數(shù)的值更改為模擬器命令行選項(xiàng)。這使得可以更改建模的零件而無需重新編譯設(shè)計和測試平臺，這對于檢查第二個源組件是否可以在系統(tǒng)設(shè)計中工作非常有用。

Mentor支持內(nèi)存模型VIP配置GUI，允許您在GUI創(chuàng)建的測試平臺中實(shí)例化特定的內(nèi)存組件模型，或者創(chuàng)建可由內(nèi)存組件加載的配置文件。通過GUI，您可以訪問特定內(nèi)存類型的所有可用配置選項(xiàng)，包括時序參數(shù)。這允許您創(chuàng)建自己的內(nèi)存模型變體來探索特定的角點(diǎn)情況。 GUI生成的配置文件的路徑是內(nèi)存模塊的另一個參數(shù)，如果指定，則覆蓋MANUFACTURER和PART_NUMBER配置。

圖2：內(nèi)存模型框圖

模型有一個API，因此您可以在模擬過程中重新配置它們。 API允許指定新的設(shè)備部件號或使用不同的配置文件。使用這種方法幾乎可以對模型進(jìn)行任何更改。但是，您必須確保行為中的任何更改都發(fā)生在測試中的合理位置，并且您必須意識到模型可能需要重新初始化或訓(xùn)練，具體取決于重新配置的范圍。

內(nèi)存模型具有其他模塊級參數(shù)，可提供可選的驗(yàn)證功能。使用ENABLE_FUNC_COV參數(shù)激活內(nèi)存協(xié)議的功能覆蓋監(jiān)視器。使用ENABLE _TXN_LOG參數(shù)打開內(nèi)存事務(wù)記錄器。內(nèi)存事務(wù)記錄器可寫入模擬器腳本或指定的日志文件，輸出可用于跟蹤內(nèi)存級模擬活動。

由于內(nèi)存模型構(gòu)建在Mentor Verification IP之上在體系結(jié)構(gòu)方面，它們具有內(nèi)置的事務(wù)調(diào)試工具，允許在波形窗口中查看協(xié)議活動以及其他設(shè)計級信號。此功能將內(nèi)存訪問抽象為高級事務(wù)，從而可以輕松了解內(nèi)存協(xié)議在任何時間點(diǎn)發(fā)生的情況。

即時模型重新配置

Mentor內(nèi)存模型的一般用例是獨(dú)立模型，代表系統(tǒng)級別的內(nèi)存設(shè)備。在這種情況下，它們在測試用例的持續(xù)時間內(nèi)對設(shè)備的行為進(jìn)行建模，并且不進(jìn)行重新配置。但是，存在一些內(nèi)存控制器驗(yàn)證方案，其中在模擬過程中更改模型的時序或行為是有用的。內(nèi)存模型以三種方式之一支持?？梢允褂眠\(yùn)行時API調(diào)用（指定新的部件號或新自定義配置文件的路徑）對模型配置進(jìn)行重大更改以更改部件號或?qū)⑵渲匦屡渲脼樽远x配置。通過在模型本身中直接設(shè)置配置變量，可以進(jìn)行較小的運(yùn)行時更改。

每個模型的所有可用配置變量都記錄在庫提供的綜合在線文檔中。例如，通過在運(yùn)行中改變適當(dāng)?shù)亩〞r變量，可以進(jìn)行微妙的定時改變以檢查存儲器控制器是否能夠應(yīng)對延遲的定時響應(yīng)。

表2：內(nèi)存模型模塊參數(shù)

可以使用Verilog或VHDL測試平臺中的分層引用或SystemVerilog UVM測試平臺中的虛擬接口句柄對配置變量進(jìn)行更改。該模型將其虛擬接口句柄的引用放入UVM uvm_config_db數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，UVM測試平臺中的組件可以通過這種方式引用模型的配置參數(shù)。提供模塊級參數(shù)以自定義用于存儲和檢索uvm_config_db模型虛擬接口句柄的路徑和鍵字符串的命名。

結(jié)論

Mentor內(nèi)存模型庫提供了全面的內(nèi)存建模解決方案，并提供了廣泛的配置選項(xiàng)，可以非常輕松地對特定設(shè)備部件或自定義部件進(jìn)行建模。這些模型具有內(nèi)置的高級驗(yàn)證功能，可用于任何形式的基于仿真的驗(yàn)證環(huán)境，并且有資格在Questa，Incisive和VCS模擬器上運(yùn)行。