RISC-V 被稱為開放標準指令集架構(gòu) （ISA），其基本指令已被凍結(jié)以最小化復(fù)雜性。但最近它添加了廣泛的自定義擴展和增強功能，使其在構(gòu)建特定應(yīng)用系統(tǒng)的 SoC 設(shè)計人員中越來越受歡迎。

這些架構(gòu)中采用的定制功能通常通過硬件/軟件協(xié)同設(shè)計策略得到增強，該策略優(yōu)化軟件以最大限度地發(fā)揮 RISC-V 處理器 IP 的專業(yè)能力。

但無論系統(tǒng)是否在軟硬件協(xié)同設(shè)計環(huán)境中開發(fā)，構(gòu)建穩(wěn)定的 SoC 設(shè)計和驗證流程的過程仍然涉及大量設(shè)置和耗時的手動更改。研究估計 SoC 驗證占用了 SoC 總設(shè)計時間和成本的 50-80%，而且使用 RISC-V 處理器的驗證工程師的工作量比 Arm SoC 還要多，因為 CPU 本身以及任何定制都必須經(jīng)過驗證。

RISC-硬件設(shè)計驗證提供商 Imperas 最近的一份聲明稱：“開源 IP 的日益普及也促進了將驗證作為 SoC 項目初始階段的傳入質(zhì)量檢查的團隊的增長?！?V 處理器模型和用于軟件仿真的虛擬原型，讀取?！按送?，修改或擴展基本核心功能的設(shè)計選項從一開始就取決于一個有效的設(shè)計驗證框架。”

圍繞可定制的 RISC-V IP 規(guī)范化驗證

事實上，隨著 RISC-V 的成熟，越來越多的設(shè)計團隊選擇“修改或擴展基本核心功能”，以至于 RISC-V 基金會已經(jīng)組織了特殊興趣小組來規(guī)范目標用例的擴展功能集。這些工作組可以在下圖的左側(cè)看到，自春季發(fā)布該表以來，其中許多已經(jīng)從待處理轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒印?/p>

作為回應(yīng)，ImperasDV 工具正在尋求通過與當前 UVM SystemVerilog 技術(shù)兼容的“黃金參考模型”來簡化 RISC-V SoC 設(shè)計驗證過程。它的環(huán)境采用鎖步比較設(shè)計驗證方法，允許在 Verilog 或 SystemVerilog 中編程的被測設(shè)備 （DUT） 運行和構(gòu)建裝配級程序。這有助于解決異步事件，從而在發(fā)現(xiàn)錯誤時減少調(diào)試分析時間。

該工具的主要組成部分是：

指令測試生成器

RTL DUT 子系統(tǒng)

功能覆蓋測量

測試臺/線束

命令 DV 子系統(tǒng)

該工具的外殼可容納整個 RISC-V ISA，包括特權(quán)操作模式，并與最新的 Vector、DSP/SIMD、Bitmanip 和 Crypto （Scalar） 擴展兼容。從架構(gòu)的角度來看，ImperasDV 提供了一個支持 RISC-V 驗證接口 （RVVI） 標準的驗證環(huán)境。這簡化了客戶 RTL、參考模型和測試平臺之間的集成。

如前所述，該集成有助于復(fù)雜超標量流水線的鎖步和比較驗證，并且該平臺可以容納多個硬件線程并完成無序指令。Imperas 的黃金參考模型確保平臺評估的操作數(shù)據(jù)正確執(zhí)行，即使跨不同版本，這要歸功于對特定修訂的可配置版本控制支持。

開源協(xié)同設(shè)計現(xiàn)在開始

ImperasDV RISC-V 驗證工具鏈已被許多半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)先的 RISC-V 供應(yīng)商采用，其中一些供應(yīng)商已經(jīng)擁有可工作的硅原型，目前正在開展第二代設(shè)計。其中包括 Codasip、EM Microelectronics （Swatch）、NSITEXE （Denso）、Nvidia Networking （Mellanox）、OpenHW Group、MIPS Technology、Seagate Technology、Silicon Labs 和 Valtrix Systems，以及其他尚未公開的公司。

當然，我們還沒有解決硬件/軟件協(xié)同設(shè)計等式的另一面：嵌入式軟件開發(fā)。在這里，Imperas 還通過建模和仿真解決方案加快設(shè)計周期，只是這些解決方案基于開源開放虛擬平臺 （OVP） 模型。

該公司的riscvOVPsim 指令集模擬器 （ISS）允許以高達 1，000 MIPS 的速度開發(fā)和調(diào)試針對 RISC-V 處理器目標的代碼。它利用 Imperas 的 OVP 快速處理器模型庫來提供指令精確的單核 RISC-V 配置和變體，甚至被 RISC-V 基金會的合規(guī)性框架和測試套件使用。

最重要的是，可以從 GitHub 免費下載riscvOVPsim，并且可以在www.ovpworld.org/riscvOVPsimPlus找到包含新 RISC-V 矢量擴展的增強測試套件。

riscvOVPsim 的可用升級包括虛擬平臺開發(fā)和仿真、多核軟件開發(fā)、可擴展平臺套件和多處理器主機 （MPonMP） 加速軟件上的 QuantumLeap 多處理器目標。

Imperas 產(chǎn)品組合以及來自快速發(fā)展的 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)的其他工具，為您今天開始自己的開放式處理器設(shè)計提供了足夠的資源。

作者：Brandon Lewis，Saumitra Jagdale

審核編輯：郭婷