2021年核查状态

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领先的验证工程师与Nick Flaherty讨论了该行业的现状以及虚拟模型、人工智能和云计算的兴起
尼克费海提

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最近的欧洲设计与验证大会(DVCon Europe)的注册人数达到了创纪录的465人,覆盖了149个组织和24个国家。

该展览由Accellera标准组组织,负责系统级设计、建模和验证标准,展示了一个完整的虚拟现实(VR) 3D世界,以慕尼黑的一个会议中心为模型,有24篇论文、13篇教程和两个面板。

法国SystemC虚拟平台主席、创始人兼首席执行官、虚拟平台专家GreenSoC Mark Burton表示:“今年我们真的改变了人们在‘虚拟会议’上相互交谈的方式,听到与会者表示他们从未体验过如此丰富的虚拟环境,这非常令人欣慰。”

Burton与NXP Semiconductors的副主席Joachim Geishauser以及英飞凌的技术项目主席Alexander Rath一起评估了验证行业的趋势eeNews欧洲.ARM在会议之前发布了关于软件开发和持续集成和持续开发(CI/CD)方法中访问虚拟原型的新方法的公告。

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拉斯说:“我们有很多关于大型soc验证的论文,其中测试台架的可伸缩性和可配置性是一个问题,所以这是关于如何设计验证的。”“这也许是UVM标准化委员会也需要考虑的问题。”

他说:“我们非常擅长验证区块和中型芯片,但欧洲为汽车生产大型混合信号芯片,除了soc规模大之外,还有许多挑战,包括模拟、数字和软件,这是一个难以量化的巨大系统复杂性。”“除此之外,还有功能安全方面的挑战,如何使验证系统保持一致,从而使汽车不会造成任何伤害

“特别是在汽车行业,安全标准不断提高,出现了新的标准。这有点有趣,因为安全和安全是重叠的,但在其他情况下它们是完全分开的——当你在高速公路上以150公里/小时的速度行驶时,你不能就这样关掉所有的东西。一种方法是有一个非常严格的彻底的工程方法。另一种方法是虚拟原型。”

GreenSoC的Mark Burton说:“我对虚拟原型的关注特别感兴趣,到目前为止,虚拟原型一直被认为是让软件工程师在持续集成(CI)和测试中更快地运行,这在现在非常流行,但也被用于解决安全和安全问题。”

“我觉得它已经迈出了下一步,我们在汽车行业看到了很多。这个行业有很多竖井。航空航天和国防部门从事安全和保障工作已经很多年了,他们有自己的方法和语言,有自己的虚拟平台和标准。例如,空客公司喜欢使用商用现货(COTS)设备,并要求型号符合特定标准,这是Accellera需要解决的问题。”

“集成安全取决于虚拟原型,”他说。“有fpga和SystemC模型的混合模型,软件虚拟原型有很大的灵活性,可以以任何方式放大设计。但是它的响应方式不一定是真正的硬件的响应方式。像空中客车这样的公司几十年来一直在做这个,他们有很多知识,也有很多与汽车设计师的交流。”

他认为虚拟原型的角色正在发生变化。他说:“在过去,这是一张附加支票,而不是取代一张支票。”“这意味着我可以在虚拟样机上更快地进行验证,用最少的测试集来证明原始功能定义。”

拉斯说:“如果出现安全警报,虚拟原型可以很好地确保系统作为一个整体仍然正确运行。”“你不能在虚拟原型上做的是入侵测试,检测黑客攻击或安全问题,这需要在更接近实现的层面上进行验证

“虚拟平台可以帮助您获得正确的测试集,并作为虚拟环境中的额外测试,”Burton说。

“有两个问题,”Geishauser说。“内置在软件中的安全性可以通过虚拟原型进行验证,但硬件中也内置了安全性,这需要用正式的方法进行需求评估。”

他说:“推动设计的另一个因素是设备尺寸的不断增大。”“这些工具无法处理大小,你需要对完整的SoC进行分区,这迫使验证与分区一致,然后使用模块化分层验证。”

接下来:云中的验证


将设计迁移到云端是解决这个问题的一种方法。“这是转向基于云的设计工具的关键,尽管人们并不情愿,”Geishauser说。

“我不相信移动到云端是在模拟跨越数百万个节点的设备,”伯顿说,“它更多的是关于每次提交代码到存储库时的CI测试,让亚马逊来处理——它更多的是大量机器以持续的方式运行测试。更多的是运行大量的测试,而不必担心扩展性。”

“云的另一个有趣的部分是云中的FPGA,人们对此非常感兴趣,这些板很贵,你可以在云中尝试,然后把它带回公司,我认为云是一个试验区。”

“安全是个问题,”Geishauser说。“你不想推出任何包含安全信息的数据,你需要一个专门的云,这有很多法律问题,

“我们在英飞凌也有同样的讨论,在安全方面,云是有问题的,”Rath说。

用于验证的机器学习

拉斯说:“ML和AI已经存在很多年了,但还没有得到广泛应用,我还没有在验证方面看到它。有一些小领域,但仍有应用需要发现。”“我确实看到了ML的潜力,但我已经看到它有一段时间了。”

“明天总会发生的。有一些好处。验证工程师花费了大量的时间,用定向测试覆盖最后的百分之几的覆盖率。我认为,基于之前的回归,一些人工智能可以帮助调整定向刺激测试,从而减少测试数量。”

“有一些针对这一问题的EDA解决方案,我们仍然需要观察它是否真的有效,但这可能是一个领域——它可以真正减少时间和工程成本,除此之外,编写定向测试必须在tapeout前不久进行,这带来了一个进度问题

伯顿补充说:“这绝对是一个即将到来的领域,但我认为我们还没有到那个地步。”

Geishauser说:“我们还需要面对更多的基本问题,那就是让硬件和软件在进行验证的过程中保持一致,并将过程相互联系起来。把所有这些东西结合在一起,形成一个完整的功能系统解决方案,这仍然是一个更大的奇迹。”

拉斯说:“人工智能目前能做的是根据回归结果调整测试的随机性,但它还不能缩小技能差距。”

下一步:系统级AI设计


在系统级完成的AI工作与验证需求之间也存在脱节。

“我们需要一个验证工程师可以操作的EDA解决方案。我们可能不会让验证工程师使用TensorFlow或构建模型,”英飞凌的Rath说。

伯顿说:“芯片制造商正在把人工智能引入公司内部,这与云计算的故事有关,因为在云计算中对这些算法的验证有一定的程度,但这些算法需要在云计算中加速。”

“EDA工具面临着先有鸡还是先有蛋的局面,因为很多人都在RTL层面思考,只有在被迫的情况下,他们才会转移到系统层面,”NXP的Geishauser说。“EDA公司对RTL和系统级客户也有自己的竖井,它们几乎不相互交流,直到我们达到真正的自顶向下设计,可以保证行为模型和RTL以相同的方式行为,它才不会那么快改变。”

这推动了fpga用于仿真验证的使用,他说。“仍然有很多RTL设计人员,FPGA仿真正在蓬勃发展,因为它符合RTL的思想。”

伯顿表示同意。

“人们希望使用fpga,因为它们很精确,但它们真的很慢,与我们使用的QEMU开源虚拟化器中的CPU和虚拟模型执行速度相比,要慢100倍——它非常高效和快速。”

他说:“但归根结底,你必须接受这样一个事实,那就是它是一个特殊的工具,它是一个扳手而不是锤子,它是一个可以帮助处理某些事情的工具,试图假装它是硬件的精确代表是没有意义的。”“虚拟原型的CI和测试肯定是有一个步骤的,但有很多公司在此之后将虚拟平台连接起来,让软件工程师进行高级别的验证和测试,但我们仍然没有将其包含在流程中。”

去年强调的Python编程语言的使用继续增长,成为TICL等其他语言的替代品。

“用于验证的Python也是一个经常出现的讨论,”Rath说。“现在有一个Python接口代替了TICL,所以很有趣。很多特定领域的语言可以被Python和库所取代——我们真的需要System Verilog和UVM吗?难道我们不能在Python中这样做吗?”他问道。

有一些举措促进了Python的使用。

伯顿说:“我们在SystemC.org上开发了PySysC,它在今年早些时候被捐赠给了Accellera,你可以让它执行SystemC代码或配置SystemC代码,这对两个世界都是最好的。”“这将进入验证过程,我们讨论了如何使用PySysC将这两件事结合起来进行验证。”

DVcon 2022

下一届DVCon欧洲将于2022年12月6日和7日举行,SystemC进化日将于8日在慕尼黑城市中心假日酒店举行。

高通公司2021年DVCon欧洲指导委员会主席兼高级员工工程经理Sumit Jha表示:“我们很自豪地实现了创纪录的注册数量,由于网络是DVCon欧洲的重要组成部分,我们非常高兴在过去两年里我们能够继续提供这些机会。”

来自Xilinx的Ana Sanz Carretero、Katherine Garden和Wei Wei Cheong获得了2021年DVcon的最佳论文奖,他们的论文题为“测试工作台灵活性作为成功的基础”,而高通的Caglayan Yalcin和Aileen McCabe则凭借“有效功能覆盖闭合的刺激技术分析”获得了最佳海报奖。

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