Virtual prototype based SoC Co-verification

Abstract

Continuous advancements in IoT and telecommunications has led to remarkable increase in complexity and number of System-on-Chips (SoC). Already challenging development processes continue to rise in difficulty with the increased requirements in computation power and parallelism. Manufacturers aim for the always the best way to reach a well optimized product while avoiding errors. Over half of production cycle is spent on verification, the process of verifying that the solution covers the specification and stress tests well.

SoCs are heterogeneous multiprocessor systems with computation and communication causing major verification challenges. For example, processors can be very different from one another with varying operating systems and architectures. In Telecommunications the amount of processable data in the SoC is massive while resources allocated for it must be as optimized as possible. Resources are not allowed to be too low causing bottlenecks, but too many resources are wasteful. All before mentioned aspects affect how development-cycle is managed. One must verify that correct things happen at a correct time. To achieve this, transaction-based simulation must be implemented.

This thesis has developed solutions for transaction-based simulation, so that a SoC under development can be fully simulated. Prerequisite for the implementation is competence in co-operation of multiple tools.

Jatkuva teknologioiden kehitys niin IoT- kuin verkkoliikennepuolella on johtanut merkittävään systeemisirujen määrän lisääntymiseen sekä monimutkaistumiseen. Jo aiemmin erittäin vaikeat prosessit vaikeutuvat entisestään laskentatehokkuuden ja rinnakkaisuuden vaatimusten kasvaessa. Valmistajat pyrkivät jatkuvasti luomaan toisiaan tehokkaampia tapoja saada tuote suunniteltua mahdollisimman optimaaliseksi ilman virheitä. Kehitystyöstä yli puolet käytetään verifiointiin, eli varmistamiseen että vastaako ratkaisu vaatimuksia ja kestääkö kuormitustilanteet tyydyttävästi.

Systeemisirut ovat heterogeenisiä moniprosessorijärjestelmiä, jollaisten laskenta sekä prosessorien välinen kommunikointi aiheuttaa suuria verifiointihaasteita. Prosessorit voivat olla hyvin erilaisia esimerkiksi käyttöjärjestelmän ja arkkitehtuurin puolesta. Esimerkiksi tietoliikennesovelluksessa sirussa välitettävän tiedon määrä on valtava ja samalla systeemisirun resurssit allokoidaan täysin optimaaliseksi. Resursseja ei saa olla liian vähän mutta ei myöskään liian paljoa. Nämä kaikki mainitut asiat vaikuttavat siihen miten kehitysvaiheessa toimitaan. On kyettävä varmistamaan, että asiat tapahtuvat oikeassa järjestyksessä. Sitä varten tarvitaan transaktiopohjaista simulaatiota.

Tässä työssä on kehitetty transaktiopohjaista simulaatiota varten ratkaisut, joiden avulla simuloidaan kokonaista heterogeenistä kehitysvaiheessa olevaa systeemisirua. Tämän edellytyksenä on monen työkalun yhteistoiminta.