面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路設(shè)計可靠性領(lǐng)域，特別是涉及一種基于故障仿真和故障注入的面 向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體制造工藝的不斷進步，由粒子輻射、噪聲干擾等原因引起的軟錯誤問 題日益凸顯，對電路可靠性造成了越來越嚴(yán)重的影響。在電路設(shè)計流程各階段引入軟錯誤 敏感度評估，能有效提高電路可靠性指標(biāo)、減少設(shè)計反復(fù)、節(jié)約開發(fā)成本。
[0003] 現(xiàn)有電路軟錯誤敏感度分析方法主要面向傳統(tǒng)VHDL/Verilog HDL電路模型與系 統(tǒng)設(shè)計，以部分電路節(jié)點作為故障注入點，通過仿真命令修改電路節(jié)點邏輯值實現(xiàn)故障注 入，并監(jiān)控故障注入對系統(tǒng)運行結(jié)果的影響，最終基于大規(guī)模統(tǒng)計實驗得到電路軟錯誤敏 感度。然而，現(xiàn)有軟錯誤敏感度分析方法存在一下幾點不足：未全面考慮故障注入點的選 取，無法模擬絕大多數(shù)的軟錯誤現(xiàn)象，從而降低了評估精度；未考慮電路面積因素對軟錯誤 發(fā)生概率的影響，從而增大了評估結(jié)果與實際電路情況間的差異；相較于SystemC語言，傳 統(tǒng)VHDL/Veri log HDL語言對大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計的建模存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種面向SystemC電路 模型的軟錯誤敏感度分析方法，通過對復(fù)雜電路系統(tǒng)的SystemC建模和仿真，對軟錯誤故 障的分析建模，對故障注入點的全面考慮，并將故障注入電路仿真模型中，分析和記錄故障 對系統(tǒng)運行的影響，并在此基礎(chǔ)上進行大規(guī)模重復(fù)統(tǒng)計實驗，從而得到電路軟錯誤敏感度。
[0005] 為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分 析方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟一，對測試電路進行SystemC建模；
[0007] 步驟二，驗證SystemC仿真模型的功能正確性；
[0008] 步驟三，選取仿真模型故障注入點；
[0009] 步驟四，在SystemC仿真模型運行過程中，對所選取的故障注入點進行隨機的信 號位翻轉(zhuǎn)，以模擬軟錯誤故障，實現(xiàn)故障注入；
[0010] 步驟五，結(jié)合測試電路SystemC仿真模型、故障注入點的選取以及故障注入實現(xiàn)， 構(gòu)建仿真故障測試平臺；
[0011] 步驟六，基于仿真故障測試平臺進行統(tǒng)計實驗；
[0012] 步驟七，將面積因子引入軟錯誤敏感度指標(biāo)，獲得電路的軟錯誤敏感度。
[0013] 進一步地，步驟一中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SystemC語言標(biāo)準(zhǔn)與參考手冊以及測試電路實現(xiàn) 細(xì)節(jié)對測試電路進行SystemC建模。
[0014] 進一步地，步驟二中，采用自底向上的驗證策略，使用Verilog/SystemC混合仿真 的驗證方法，對電路各模塊逐個進行功能驗證。
[0015] 進一步地，步驟二進一步包括：
[0016] 使用待驗證SystemC模塊替換原電路設(shè)計中對應(yīng)模塊，以組成混合系統(tǒng)；
[0017] 以原電路設(shè)計作為對照系統(tǒng)，使用腳本語言實現(xiàn)不同測試負(fù)載的自動加載與系統(tǒng) 運行；
[0018] 對相應(yīng)測試模塊的輸出端口數(shù)據(jù)進行周期記錄；
[0019] 使用腳本實現(xiàn)混合系統(tǒng)與對照系統(tǒng)運行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄文件的自動化比較，如 果相同則表示SystemC模塊功能正確，否則需要對SystemC模型進行修改。
[0020] 進一步地，步驟三中，分析SystemC仿真模型實現(xiàn)細(xì)節(jié)，選擇電路內(nèi)部模塊輸出端 口信號以及模塊內(nèi)部所有控制、數(shù)據(jù)信號作為故障注入點。
[0021] 進一步地，步驟四中，征是，使用仿真命令法實現(xiàn)故障注入，使用C++語言，通過對 仿真模型內(nèi)部隨機信號數(shù)據(jù)位進行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)故障注入。
[0022] 進一步地，隨機信號位的翻轉(zhuǎn)包括單比特信號翻轉(zhuǎn)以及多比特信號中某一隨機位 的翻轉(zhuǎn)。
[0023] 進一步地，步驟五進一步包括
[0024] 使用偽隨機數(shù)生成函數(shù)產(chǎn)生故障注入時間與故障注入位置；
[0025] 根據(jù)故障注入時間控制仿真模型的運行、暫停與重啟；
[0026] 在仿真模型暫停時，根據(jù)步驟四內(nèi)容以及故障注入位置進行故障注入；
[0027] 將系統(tǒng)運行結(jié)果與未故障注入系統(tǒng)運行結(jié)果對比，輸出比較結(jié)果與故障信息。
[0028] 進一步地，步驟六中，使用分層抽樣策略進行統(tǒng)計實驗，以電路模塊個數(shù)作為分層 數(shù)，以10倍模塊故障注入點數(shù)作為層內(nèi)樣子數(shù)，針對電路各模塊，基于仿真故障測試平臺 進行統(tǒng)計實驗。
[0029] 進一步地，步驟七中，通過分析軟件綜合得到測試電路內(nèi)部各模塊的電路面積，從 而得到各模塊所占電路總面積的比例因子Θ i;根據(jù)大規(guī)模統(tǒng)計實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)，得到引起 仿真模型功能錯誤的故障注入數(shù)占模塊總故障注入數(shù)的比值/#_，結(jié)合面積比例 因子與故障比值，根據(jù)軟錯誤敏感度計算公式ES, =(ΛΤ"/Λ_")>^得到模塊的軟錯誤敏感 度。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法， 通過對復(fù)雜電路系統(tǒng)的SystemC建模和仿真，對軟錯誤故障的分析建模，對故障注入點的 全面考慮，并將故障注入電路仿真模型中，分析和記錄故障對系統(tǒng)運行的影響，并在此基礎(chǔ) 上進行大規(guī)模重復(fù)統(tǒng)計實驗，從而得到電路軟錯誤敏感度。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法的步驟流程 圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明較佳實施例的測試電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明較佳實施例的SystemC/Verilog混合仿真驗證平臺結(jié)構(gòu)框圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明較佳實施例的混合驗證流程圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明較佳實施例的仿真故障測試平臺結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0036] 以下通過特定的具體實例并結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0037] 圖1為本發(fā)明一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法的步驟流程 圖。如圖1所示，本發(fā)明一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法，包括如下步 驟：
[0038] 步驟101，測試電路SystemC建模。
[0039] 即，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SystemC語言標(biāo)準(zhǔn)與參考手冊以及測試電路實現(xiàn)細(xì)節(jié)對測試電路進 行SystemC建模。SystemC仿真模型作為本發(fā)明實現(xiàn)基礎(chǔ)以及軟錯誤敏感度評估對象。
[0040] 步驟102, SystemC仿真模型驗證。采用自底向上的驗證策略，在Modelsim仿真軟 件中，使用SystemC/Verilog混合仿真的驗證方法驗證測試電路SystemC仿真模型的功能 正確性，確保仿真模型能正確運行。
[0041] 步驟102的具體方法如下：具體做法如下：
[0042] 使用待驗證SystemC模塊替換原電路設(shè)計中對應(yīng)模塊，以組成混合系統(tǒng)，以原電 路設(shè)計作為對照系統(tǒng)，使用腳本語言實現(xiàn)不同測試負(fù)載的自動加載與系統(tǒng)運行，對相應(yīng)測 試模塊的輸出端口數(shù)據(jù)進行周期記錄，使用腳本實現(xiàn)混合系統(tǒng)與對照系統(tǒng)運行所產(chǎn)生的數(shù)