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研究生: 鄭偉翔
Wei-Hsiang Cheng
論文名稱: 一個應用於硬體偵錯的取樣資料縮減方法
On Reducing Storage Data in the Snapshot Method for Hardware Debugging
指導教授: 劉建男
Chien-Nan Liu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 66
中文關鍵詞: 現場可程式化閘陣列
外文關鍵詞: Snapshot method, FPGA
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  • 隨著半導體技術以及SOC ( System-On-Chip ) 的發展,設計電路工作的複雜度亦隨之提升,因此對於設計電路驗證 ( verification ) 的工作也越來越受到重視,而邏輯模擬器 ( logic simulator ) 仍然是目前最廣泛地使用的驗證工具。在驗證過程中,它們給予使用者有完全的觀察度 ( observability )與控制性 ( controllability ),但是若需要用龐大的輸入測試訊號 ( test bench ) 時,則整體的模擬速度將會大大地降低,導致必須浪費冗長的驗證時間。因此,在模擬速度與驗證成本的考量因素下,往往會採用類似仿真器 ( Emulator ) 的現場可程式化閘陣列( Field Programmable Gate Array , FPGA )來完成驗證工作。然而,FPGA在對於驗證工作上完全的觀察度 ( observability ) 卻相當的低,如此造成了功能偵錯上的不便。
    因而我們的學長提出了一種以取樣的方式來改善上述的這些問題。對於此方法的主要想法,在整個模擬的過程中,它會記錄FPGA內部的行為,然後對於我們所想要觀察偵錯的波形區段,則將會在邏輯模擬器上重新播放模擬結果。如此我們大部份的模擬過程都花費在FPGA上,故使用者不但得到高速的好處,而且對於電路的完全觀察度及控制性則可在軟體的邏輯模擬器上獲得。
    在本篇論文中,我們針對於這個方法更進一步地加以改善,在紀錄FPGA內部訊號,我們不再需要紀錄內部所有的節點訊號,而是依據一個抓取的準則來決定哪些節點才是我們必要抓取的,因此我們又可以降低所需要記錄的資料量,以提升硬體資源使用的效率。最後我們由實驗結果證實,我們所提之方法的效率。


    第1章 序論 1 1.1 研究動機 1 1.2 論文組織 7 第2章 相關的背景與知識 8 2.1 序論 8 2.2 目前應用於FPGA上的驗證工具 8 2.2.1 具有 ”回讀” ( Readback ) 能力的FPGA 9 2.2.2 基於Scan Chain架構而設定觀測點的技術 10 2.2.3 Altera公司的Signal Tap II技術 12 2.2.4 Xilinx公司的Chip Scope Pro技術 15 2.2.5 總結 18 2.3 一個提供FPGA擁有完全觀察度的取樣方式 18 2.4 總結 22 第3章 取樣方法之資料縮減的分析與探討 23 3.1 序論 23 3.2 “ 取樣方法 ” 之應用問題 23 3.3 內部節點的分佈種類之分析 26 3.3.1 非迴授電路 27 3.3.2 迴授電路 29 3.4 “點”( POINT )與線”線”( LINE )的理論 30 3.5 迴授電路之內部暫存器的分類 32 3.6 單一集團迴授電路之取點規則 34 3.6.1 重疊性暫存器之選取規則 35 3.6.2 重疊性暫存器之舉例 36 3.6.3 非重疊性暫存器之選取規則 37 3.6.4 非重疊性暫存器之舉例 39 3.7 多組集團迴授電路之取點規則 41 3.8 修改後的取樣方法架構 43 3.8.2 取樣架構 43 3.8.3 抓取控制訊號產生器 44 3.8.4 重建波形部分 47 3.9 總結 48 第4章 實驗結果與分析 49 4.1 序論 49 4.2 實現環境所應用到的工具 49 4.3 取樣方式的實現流程 53 4.4 資料縮減後之比較 60 4.5 實驗結果 64 4.6 總結 65 第5章 結論 66 參考文獻 67

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