rickyice :設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，看看
[導(dǎo)讀]我的boss有在華為及峻龍工作的背景，自然就給我們講了一些華為及altera做邏輯的一些東西，
時(shí)序是設(shè)計(jì)出來的
我的boss有在華為及峻龍工作的背景，自然就給我們講了一些華為及altera做邏輯的一些東西，而我們的項(xiàng)目規(guī)范，也基本上是按華為的那一套去做。在工作這幾個月中，給我感觸最深的是華為的那句話：時(shí)序是設(shè)計(jì)出來的，不是仿出來的，更不是湊出來的。
在我們公司，每一個項(xiàng)目都有很嚴(yán)格的評審，只有評審?fù)ㄟ^了，才能做下一步的工作。以做邏輯為例，并不是一上來就開始寫代碼，而是要先寫總體設(shè)計(jì)方案和邏輯詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，要等這些方案評審?fù)ㄟ^，認(rèn)為可行了，才能進(jìn)行編碼，一般來說這部分工作所占的時(shí)間要遠(yuǎn)大于編碼的時(shí)間。
總體方案主要是涉及模塊劃分，一級模塊和二級模塊的接口信號和時(shí)序（我們要求把接口信號的時(shí)序波形描述出來）以及將來如何測試設(shè)計(jì)。在這一級方案中，要保證在今后的設(shè)計(jì)中時(shí)序要收斂到一級模塊（最后是在二級模塊中）。什么意思呢？我們在做詳細(xì)設(shè)計(jì)的時(shí)候，對于一些信號的時(shí)序肯定會做一些調(diào)整的，但是這種時(shí)序的調(diào)整最多只能波及到本一級模塊，而不能影響到整個設(shè)計(jì)。記得以前在學(xué)校做設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于不懂得設(shè)計(jì)時(shí)序，經(jīng)常因?yàn)橛幸惶幮盘柕臅r(shí)序不滿足，結(jié)果不得不將其它模塊信號的時(shí)序也改一下，搞得人很郁悶。
在邏輯詳細(xì)設(shè)計(jì)方案這一級的時(shí)候，我們已經(jīng)將各級模塊的接口時(shí)序都設(shè)計(jì)出來了，各級模塊內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的也基本上確定下來了。
由于做到這一點(diǎn)，在編碼的時(shí)候自然就很快了，最重要的是這樣做后可以讓設(shè)計(jì)會一直處于可控的狀態(tài)，不會因?yàn)槟骋惶幍腻e誤引起整個設(shè)計(jì)從頭進(jìn)行。做邏輯的難點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證 剛?cè)ス镜臅r(shí)候BOSS就和我講，做邏輯的難點(diǎn)不在于RTL級代碼的設(shè)計(jì)，而在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證方面。目前國內(nèi)對可綜合的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的比較多，而對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證方面似乎還沒有什么資料，這或許也從一個側(cè)面反映了國內(nèi)目前的設(shè)計(jì)水平還比較低下吧。
以前在學(xué)校的時(shí)候，總是覺得將RTL級代碼做好就行了，仿真驗(yàn)證只是形式而已，所以對HDL的行為描述方面的語法不屑一顧，對testbench也一直不愿意去學(xué)--因?yàn)橛X得畫波形圖方便；對于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是一點(diǎn)都不懂了。
到了公司接觸了些東西才發(fā)現(xiàn)完全不是這樣。
其實(shí)在國外，花在仿真驗(yàn)證上的時(shí)間和人力大概是花在RTL級代碼上的兩倍，現(xiàn)在仿真驗(yàn)證才是百萬門級芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵路徑。仿真驗(yàn)證的難點(diǎn)主要在于怎么建模才能完全和準(zhǔn)確地去驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性（主要是提高代碼覆蓋），在這過程中，驗(yàn)證速度也是很重要的。
驗(yàn)證說白了也就是怎么產(chǎn)生足夠覆蓋率的激勵源，然后怎么去檢測錯誤。我個人認(rèn)為，在仿真驗(yàn)證中，最基本就是要做到驗(yàn)證的自動化。這也是為什么我們要寫testbench的原因。在我現(xiàn)在的一個設(shè)計(jì)中，每次跑仿真都要一個小時(shí)左右（這其實(shí)算小設(shè)計(jì)）。由于畫波形圖無法做到驗(yàn)證自動化，如果用通過畫波形圖來仿真的話，一是畫波形會畫死（特別是對于算法復(fù)雜的、輸入呈統(tǒng)計(jì)分布的設(shè)計(jì)），二是看波形圖要看死，三是檢錯率幾乎為零。
那么怎么做到自動化呢？我個人的水平還很有限，只能簡單地談下BFM（bus function model，總線功能模型）。
以做一個MAC的core為例（背板是PCI總線），那么我們需要一個MAC_BFM和PCI_BFM及PCI_BM（PCI behavior model）。MAC_BFM的主要功能是產(chǎn)生以太網(wǎng)幀(激勵源），隨機(jī)的長度和幀頭，內(nèi)容也是隨機(jī)的,在發(fā)送的同時(shí)也將其復(fù)制一份到PCI_BM中；PCI_BFM的功能則是仿PCI總線的行為，比如被測收到了一個正確幀后會向PCI總線發(fā)送一個請求，PCI_BFM則會去響應(yīng)它，并將數(shù)據(jù)收進(jìn)來；PCI_BM的主要功能是將MAC_BFM發(fā)送出
來的東西與PCI_BFM接收到的東西做比較，由于它具有了MAC_BFM的發(fā)送信息和PCI_BFM的接收信息，只要設(shè)計(jì)合理，它總是可以自動地、完全地去測試被測是否工作正常，從而實(shí)現(xiàn)自動檢測。
華為在仿真驗(yàn)證方面估計(jì)在國內(nèi)來說是做的比較好的，他們已建立起了比較好的驗(yàn)證平臺，大部分與通信有關(guān)的BFM都做好了，聽我朋友說，現(xiàn)在他們只需要將被測放在測試平臺中，并配置好參數(shù)，就可以自動地檢測被測功能的正確與否。
在功能仿真做完后，由于我們做在是FPGA的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)基本保證RTL級代碼在綜合結(jié)果和功能仿真結(jié)果的一致性，只要綜合布局布線后的靜態(tài)時(shí)序報(bào)告沒有違反時(shí)序約束的警告，就可以下到板子上去調(diào)試了。事實(shí)上，在華為中興，他們做FPGA的設(shè)計(jì)時(shí)也是不做時(shí)序仿真的，因?yàn)樽鰰r(shí)序仿真很花時(shí)間，且效果也不見得比看靜態(tài)時(shí)序分析報(bào)告好。
當(dāng)然了，如果是ASIC的設(shè)計(jì)話，它們的仿真驗(yàn)證的工作量要大一些，在涉及到多時(shí)鐘域的設(shè)計(jì)時(shí)，一般還是做后仿的。不過在做后仿之前，也一般會先用形式驗(yàn)證工具和通過靜態(tài)時(shí)序分序報(bào)告去查看有沒有違反設(shè)計(jì)要求的地方，這樣做了之后，后仿的工作量可以小很多。
在HDL語言方面，國內(nèi)語言很多人都在爭論VHDL和verilog哪個好，其實(shí)我個人認(rèn)為這并沒有多大的意義，外面的大公司基本上都是用verilog在做RTL級的代碼，所以還是建議大家盡量學(xué)verilog。在仿真方面，由于VHDL在行為級建模方面弱于verilog，用VHDL做仿真模型的很少，當(dāng)然也不是說verilog就好，其實(shí)verilog在復(fù)雜的行為級建模方
面的能力也是有限的，比如目前它還不支持?jǐn)?shù)組。在一些復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)中，需要高級語言做抽象才能描述出行為級模型。在國外，仿真建模很多都是用System C和E語言，用verilog的都算是很落后的了，國內(nèi)華為的驗(yàn)證平臺好像是用System C寫。
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，由于我做的設(shè)計(jì)還不夠大，還談不上什么經(jīng)驗(yàn)，只是覺得必須要具備一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識才行。劃分的首要依據(jù)是功能，之后是選擇合適的總線結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和處理器架構(gòu)，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分要使各部分功能模塊清晰，易于實(shí)現(xiàn)。這一部分我想過段時(shí)間有一點(diǎn)體會了再和大家分享，就先不誤導(dǎo)大家了。
我的boss有在華為及峻龍工作的背景，自然就給我們講了一些華為及altera做邏輯的一些東西，而我們的項(xiàng)目規(guī)范，也基本上是按華為的那一套去做。在工作這幾個月中，給我感觸最深的是華為的那句話：時(shí)序是設(shè)計(jì)出來的，不是仿出來的，更不是湊出來的。
在我們公司，每一個項(xiàng)目都有很嚴(yán)格的評審，只有評審?fù)ㄟ^了，才能做下一步的工作。以做邏輯為例，并不是一上來就開始寫代碼，而是要先寫總體設(shè)計(jì)方案和邏輯詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，要等這些方案評審?fù)ㄟ^，認(rèn)為可行了，才能進(jìn)行編碼，一般來說這部分工作所占的時(shí)間要遠(yuǎn)大于編碼的時(shí)間。
總體方案主要是涉及模塊劃分，一級模塊和二級模塊的接口信號和時(shí)序（我們要求把接口信號的時(shí)序波形描述出來）以及將來如何測試設(shè)計(jì)。在這一級方案中，要保證在今后的設(shè)計(jì)中時(shí)序要收斂到一級模塊（最后是在二級模塊中）。什么意思呢？我們在做詳細(xì)設(shè)計(jì)的時(shí)候，對于一些信號的時(shí)序肯定會做一些調(diào)整的，但是這種時(shí)序的調(diào)整最多只能波及到本一級模塊，而不能影響到整個設(shè)計(jì)。記得以前在學(xué)校做設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于不懂得設(shè)計(jì)時(shí)序，經(jīng)常因?yàn)橛幸惶幮盘柕臅r(shí)序不滿足，結(jié)果不得不將其它模塊信號的時(shí)序也改一下，搞得人很郁悶。
在邏輯詳細(xì)設(shè)計(jì)方案這一級的時(shí)候，我們已經(jīng)將各級模塊的接口時(shí)序都設(shè)計(jì)出來了，各級模塊內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的也基本上確定下來了。
由于做到這一點(diǎn)，在編碼的時(shí)候自然就很快了，最重要的是這樣做后可以讓設(shè)計(jì)會一直處于可控的狀態(tài)，不會因?yàn)槟骋惶幍腻e誤引起整個設(shè)計(jì)從頭進(jìn)行。做邏輯的難點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證 剛?cè)ス镜臅r(shí)候BOSS就和我講，做邏輯的難點(diǎn)不在于RTL級代碼的設(shè)計(jì)，而在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證方面。目前國內(nèi)對可綜合的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的比較多，而對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證方面似乎還沒有什么資料，這或許也從一個側(cè)面反映了國內(nèi)目前的設(shè)計(jì)水平還比較低下吧。
以前在學(xué)校的時(shí)候，總是覺得將RTL級代碼做好就行了，仿真驗(yàn)證只是形式而已，所以對HDL的行為描述方面的語法不屑一顧，對testbench也一直不愿意去學(xué)--因?yàn)橛X得畫波形圖方便；對于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是一點(diǎn)都不懂了。
到了公司接觸了些東西才發(fā)現(xiàn)完全不是這樣。
其實(shí)在國外，花在仿真驗(yàn)證上的時(shí)間和人力大概是花在RTL級代碼上的兩倍，現(xiàn)在仿真驗(yàn)證才是百萬門級芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵路徑。仿真驗(yàn)證的難點(diǎn)主要在于怎么建模才能完全和準(zhǔn)確地去驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性（主要是提高代碼覆蓋），在這過程中，驗(yàn)證速度也是很重要的。
驗(yàn)證說白了也就是怎么產(chǎn)生足夠覆蓋率的激勵源，然后怎么去檢測錯誤。我個人認(rèn)為，在仿真驗(yàn)證中，最基本就是要做到驗(yàn)證的自動化。這也是為什么我們要寫testbench的原因。在我現(xiàn)在的一個設(shè)計(jì)中，每次跑仿真都要一個小時(shí)左右（這其實(shí)算小設(shè)計(jì)）。由于畫波形圖無法做到驗(yàn)證自動化，如果用通過畫波形圖來仿真的話，一是畫波形會畫死（特別是對于算法復(fù)雜的、輸入呈統(tǒng)計(jì)分布的設(shè)計(jì)），二是看波形圖要看死，三是檢錯率幾乎為零。
那么怎么做到自動化呢？我個人的水平還很有限，只能簡單地談下BFM（bus function model，總線功能模型）。
以做一個MAC的core為例（背板是PCI總線），那么我們需要一個MAC_BFM和PCI_BFM及PCI_BM（PCI behavior model）。MAC_BFM的主要功能是產(chǎn)生以太網(wǎng)幀(激勵源），隨機(jī)的長度和幀頭，內(nèi)容也是隨機(jī)的,在發(fā)送的同時(shí)也將其復(fù)制一份到PCI_BM中；PCI_BFM的功能則是仿PCI總線的行為，比如被測收到了一個正確幀后會向PCI總線發(fā)送一個請求，PCI_BFM則會去響應(yīng)它，并將數(shù)據(jù)收進(jìn)來；PCI_BM的主要功能是將MAC_BFM發(fā)送出
來的東西與PCI_BFM接收到的東西做比較，由于它具有了MAC_BFM的發(fā)送信息和PCI_BFM的接收信息，只要設(shè)計(jì)合理，它總是可以自動地、完全地去測試被測是否工作正常，從而實(shí)現(xiàn)自動檢測。
華為在仿真驗(yàn)證方面估計(jì)在國內(nèi)來說是做的比較好的，他們已建立起了比較好的驗(yàn)證平臺，大部分與通信有關(guān)的BFM都做好了，聽我朋友說，現(xiàn)在他們只需要將被測放在測試平臺中，并配置好參數(shù)，就可以自動地檢測被測功能的正確與否。
在功能仿真做完后，由于我們做在是FPGA的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)基本保證RTL級代碼在綜合結(jié)果和功能仿真結(jié)果的一致性，只要綜合布局布線后的靜態(tài)時(shí)序報(bào)告沒有違反時(shí)序約束的警告，就可以下到板子上去調(diào)試了。事實(shí)上，在華為中興，他們做FPGA的設(shè)計(jì)時(shí)也是不做時(shí)序仿真的，因?yàn)樽鰰r(shí)序仿真很花時(shí)間，且效果也不見得比看靜態(tài)時(shí)序分析報(bào)告好。
當(dāng)然了，如果是ASIC的設(shè)計(jì)話，它們的仿真驗(yàn)證的工作量要大一些，在涉及到多時(shí)鐘域的設(shè)計(jì)時(shí)，一般還是做后仿的。不過在做后仿之前，也一般會先用形式驗(yàn)證工具和通過靜態(tài)時(shí)序分序報(bào)告去查看有沒有違反設(shè)計(jì)要求的地方，這樣做了之后，后仿的工作量可以小很多。
在HDL語言方面，國內(nèi)語言很多人都在爭論VHDL和verilog哪個好，其實(shí)我個人認(rèn)為這并沒有多大的意義，外面的大公司基本上都是用verilog在做RTL級的代碼，所以還是建議大家盡量學(xué)verilog。在仿真方面，由于VHDL在行為級建模方面弱于verilog，用VHDL做仿真模型的很少，當(dāng)然也不是說verilog就好，其實(shí)verilog在復(fù)雜的行為級建模方
面的能力也是有限的，比如目前它還不支持?jǐn)?shù)組。在一些復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)中，需要高級語言做抽象才能描述出行為級模型。在國外，仿真建模很多都是用System C和E語言，用verilog的都算是很落后的了，國內(nèi)華為的驗(yàn)證平臺好像是用System C寫。
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，由于我做的設(shè)計(jì)還不夠大，還談不上什么經(jīng)驗(yàn)，只是覺得必須要具備一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識才行。劃分的首要依據(jù)是功能，之后是選擇合適的總線結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和處理器架構(gòu)，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分要使各部分功能模塊清晰，易于實(shí)現(xiàn)。這一部分我想過段時(shí)間有一點(diǎn)體會了再和大家分享，就先不誤導(dǎo)大家了。
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