協(xié)議在大規(guī)模設(shè)計(jì)中無(wú)處不在：支持通信、圖形、內(nèi)存、緩存一致性互連等，并且它們會(huì)不斷更新以支持對(duì)更高速度、更高帶寬、更低功耗的需求。因此，您可以非常確定，當(dāng)您開(kāi)始下一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，設(shè)計(jì)中至少會(huì)有一些協(xié)議的新版本，因?yàn)樵趨f(xié)議標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的世界中，它正在發(fā)展、創(chuàng)新或消亡。

圖 1. 協(xié)議無(wú)處不在，即使在簡(jiǎn)單的 SoC 上也是如此。

對(duì)于仿真，它是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的方法。驗(yàn)證 IP 通常支持使用最常見(jiàn)的仿真器方法 Verilog 和 UVM 的多個(gè)仿真器。您只需要確保您的提供商與最新版本保持同步。

在仿真世界中，情況就不同了。針對(duì)不同的使用模型有不同類(lèi)型的“驗(yàn)證 IP”：模擬加速、ICE 和虛擬 ICE。例如，仿真加速可以比基于測(cè)試臺(tái)的仿真提供 1000 倍的加速。它“簡(jiǎn)單地”需要 UVM 或 SystemVerilog 驗(yàn)證 IP 以及可替代基于仿真的驗(yàn)證 IP 的可綜合事務(wù)處理程序。它使工程師能夠移動(dòng)在模擬器中運(yùn)行 DUT 的測(cè)試臺(tái)，從而在模擬器上運(yùn)行 DUT 時(shí)運(yùn)行得更快。然而，ICE 是更傳統(tǒng)的仿真使用模型和最有趣的用例，本文的重點(diǎn)是從 ICE 到虛擬 ICE 的轉(zhuǎn)變。

ICE 是用于將仿真器中的設(shè)計(jì)連接到外部世界的原始方法。它使外部硬件能夠?qū)⒒趨f(xié)議的流量流式傳輸?shù)皆O(shè)計(jì)中。它使用速率適配器來(lái)處理流量生成器和模擬器之間的速度差異。ICE 環(huán)境必然位于靠近使用它的工程師的實(shí)驗(yàn)室中。

然而，隨著工程師意識(shí)到虛擬環(huán)境帶來(lái)的主要優(yōu)勢(shì)：準(zhǔn)確的性能測(cè)量、確定性延遲和準(zhǔn)確的功率測(cè)量，ICE 時(shí)代正在迅速消融。對(duì)于存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)而言，關(guān)鍵指標(biāo)是能夠準(zhǔn)確測(cè)量延遲和性能，因此必須使硅前性能測(cè)量值非常接近實(shí)驗(yàn)室中將看到的硅后性能。Virtual 實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，并通過(guò)這樣做允許在硬件和軟件之間進(jìn)行硅前性能調(diào)整和權(quán)衡。這可能是我們對(duì)績(jī)效至關(guān)重要的世界中成功與失敗之間的區(qū)別。為了改進(jìn)調(diào)試，Virtual ICE 可以實(shí)現(xiàn)精確的可重復(fù)行為：眾所周知，使用 ICE 很難精確地重復(fù)一系列發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的行為，使重復(fù)問(wèn)題并找到原因變得非常困難。未來(lái)顯然是虛擬的！

多年前，Mentor 憑借其 VirtuaLAB 組件（一個(gè)功能齊全的協(xié)議的廣泛系列）的發(fā)布，在 Virtual ICE 中占據(jù)了領(lǐng)導(dǎo)地位。Mentor 的 VirtuaLAB 組件的行為類(lèi)似于 ICE，但沒(méi)有基于硬件的解決方案的限制。它們靈活且可即時(shí)重新配置，并且比它們更原始的同類(lèi)具有更多的驗(yàn)證功能。VirtuaLAB 模型適用于所有關(guān)鍵協(xié)議，包括以太網(wǎng)、PCI Express、USB、NVMe、SATA、HDMI 等，并已在數(shù)百種設(shè)計(jì)中成功用于磁帶。

SDN 交換機(jī)設(shè)計(jì)人員在三到四年前利用 VirtuaLAB 以太網(wǎng)的可用性轉(zhuǎn)向了這項(xiàng)技術(shù)：使用 ICE 連接 100 多個(gè)以太網(wǎng)端口，每個(gè)端口都有其以太網(wǎng)電纜顯然是不切實(shí)際的。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)計(jì)人員使用 VirtuaLAB 以太網(wǎng)通過(guò)高速 CoModel 通道將流量流式傳輸?shù)?150 多個(gè)以太網(wǎng)端口，通過(guò)運(yùn)行實(shí)時(shí)軟件的 VirtuaLAB PCIe 控制交換機(jī)的配置。最近，SSD 控制器設(shè)計(jì)人員正在使用 Virtual NVMe、PCIe 和 SATA 進(jìn)行相同的過(guò)渡，并且進(jìn)行這種過(guò)渡的團(tuán)隊(duì)與陷入 ICE 時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，獲得了巨大的優(yōu)勢(shì)。

VirtuaLAB 組件的另一大優(yōu)勢(shì)是它們可以遠(yuǎn)程重新配置，從而可以輕松地在世界各地從事不同項(xiàng)目的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間共享仿真資源。Mentor 多年來(lái)一直在完善此功能，作為其企業(yè)仿真應(yīng)用程序的一部分。

當(dāng)然，有效的 Virtual ICE 解決方案的關(guān)鍵是性能。盡管存在所有限制，ICE 能夠以相同的速度流式傳輸流量，以最大限度地提高仿真器速度。使用虛擬時(shí)，您希望保持相同水平的性能，但取決于控制和生成流量的主機(jī) PC 與仿真器之間的連接速度和帶寬。憑借多年開(kāi)發(fā)高速聯(lián)合模型通道的經(jīng)驗(yàn)，Mentor 已調(diào)整此性能以實(shí)現(xiàn)與 ICE 速度等效。有趣的是，其他解決方案會(huì)放緩。這不是軟件，修復(fù)它是模擬器的基本架構(gòu)特性。

Mentor 顯然在行業(yè)從 ICE 遷移到虛擬 ICE 方面處于領(lǐng)先地位。

我們?cè)?Mentor 觀察哪些協(xié)議

我們從客戶(hù)的要求和協(xié)議特殊利益集團(tuán)中獲取我們的線索。這些天來(lái)，它們讓我們忙于最新版本的 PCIe、以太網(wǎng)、NVMe 等，以支持軟件定義網(wǎng)絡(luò) （SDN） 和 SSD 中的前沿設(shè)計(jì)。

經(jīng)歷了幾次延遲的 PCIe 4.0 現(xiàn)已推出，PCIe 5.0 規(guī)范計(jì)劃于 2019 年第二季度發(fā)布。PCIe 還將成為其他新協(xié)議（如 Gen-Z、CCIX 和 OpenCAPI）的基礎(chǔ)。

以太網(wǎng)在汽車(chē)應(yīng)用中的速度和接受度都在提高。對(duì)于后者，對(duì)安全性、RFI、EMI 和延遲提出了重要的新要求。

SDN系統(tǒng)將逐漸取代單一用途的路由器和交換機(jī)，尤其是在數(shù)據(jù)中心，要求它們處理由軟件實(shí)現(xiàn)和配置的廣泛協(xié)議。

Mentor 為所有主流（以及一些小眾）協(xié)議提供完整的解決方案，讓您可以使用事務(wù)處理程序或通過(guò)軟件驗(yàn)證 IP 和 SoC 設(shè)計(jì)。我們?cè)陉P(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)組織中占有一席之地，以便我們可以確保為不斷發(fā)展和新興的協(xié)議提供最有效的仿真支持。我們?cè)?VirtuaLAB 系列中實(shí)施了超過(guò)五年的 Virtual ICE，為我們帶來(lái)了所需的協(xié)議專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以支持我們的客戶(hù)在他們的產(chǎn)品差異化時(shí)提供支持。

Mentor 的 Veloce Strato 仿真器系列與虛擬協(xié)議模型相結(jié)合并通過(guò) CoModel 通道互連，提供了最有效的解決方案，用于證明您的設(shè)計(jì)與它所包含的任何協(xié)議完美交互。憑借 Veloce Strato 上 150 億門(mén)的可擴(kuò)展性，您可以期待多年的無(wú)憂驗(yàn)證。

審核編輯：郭婷