Verification of system on chip integrated communication controllers
Автор: Petrochenkov M.V., Mushtakov R.E., Shpagilev D.I.
Журнал: Труды Института системного программирования РАН @trudy-isp-ran
Статья в выпуске: 3 т.30, 2018 года.
Бесплатный доступ
This article presents an approach used to verify communication controllers developed for Systems on Chip (SOC) at MCST. We provide a list of communication controllers developed in MCST and present their characteristics. We describe principles of communication controller’s operation on transaction, data link and physical layers and highlight their similarities. Then we describe a common method of device verification: principles of test system design, constrained random test stimuli generation and checking of device behavior. Based on common features of the controllers, we provide the general design of their test system. It includes components to work with transaction level interface (system agent of system on chip communication protocol) and physical interface (physical agent of protocol for SOC communication on a single board), configuration agent that determines device mode of operation and a scoreboard. Because controllers only execute transformation of transactions between different representation, scoreboard checks accordance of in and outgoing transactions. In addition, we describe specific features of devices that require the adjustments to the common approach. We describe how verification of those features affected the design of different test systems. We explain how a replacement of a physical agent with a second communication controller allows to speed up the development of test systems. We explain challenges of link training and status state machine (LTSSM) verification. We provide a way to work with devices with direct memory access (DMA) in a system agent. In conclusion, we present a list of found errors and directions of further research.
Elbrus, system on chip, communication controller, ethernet, ddr4, pci express, uvm, stand-alone verification
Короткий адрес: https://sciup.org/14916538
IDR: 14916538 | DOI: 10.15514/ISPRAS-2018-30(3)-14
Верификация контроллеров связи в системах на кристалле
В статье описаны подходы, которые использовались для верификации контроллеров связи в системах на кристалле, разрабатываемых в МЦСТ. Представлен список контроллеров связи, а также их характеристики. Приведены принципы работы контроллеров на уровне транзакций, канальном и физическом, и отмечен их общий функционал. Затем описан общий подход к верификации устройств: принцип проектирования тестовой системы, генерации случайных тестовых воздействий и проверки поведения устройства. Представлена общая структура тестовой системы, основанная на общих свойствах устройств. Она включает компоненты для работы с интерфейсом уровня транзакций (системный агент, реализующий коммуникационный протокол системы на кристалле), интерфейсом физического уровня (физический агент, реализующий коммуникационный протокол между различными системами на кристалле на одной плате), модуль конфигурационного интерфейса, определяющего режим работы устройства, а также модуль проверки. Отмечено, что поскольку устройства исполняют только преобразования транзакций между различными представлениями, заключение о корректности поведения осуществляется на основании простой проверки совпадения входящих и исходящих транзакций. Кроме того, приведены особенности функционала устройств, которые требуют адаптации общего подхода. Объяснено, как верификация данных особенностей работы устройств определила детали структуры тестовых систем. Описано, как замена физического агента на второй контроллер связи позволяет ускорить разработку тестовой системы. Представлены методы и сложности верификации конечного автомата тренировки и состояния линка (LTSSM). Описана структура и принцип работы системных агентов, поддерживающих прямой доступ к памяти (DMA). В заключение приведен список найденных ошибок и направления дальнейшей работы.
Список литературы Verification of system on chip integrated communication controllers
- Stotland I., Shpagilev D., Starikovskaya N. UVM based approaches to functional verification of communication controllers of microprocessor systems. In Proc. of the 2016 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS).
- PCI Express Base Specification Revision 3.0, http://pcisig.com/specifications
- Belyanin I, Petrakov P., Feldman V. Functional organization and hardware means of network interconnection of modules in computer cluster on «Elbrus» microproseccors. Voprosy radioelektroniki , ser. EVT, no. 3, 2015, pp. 7-20.
- IEEE Standard for Ethernet. IEEE Std 802.3-2012. 1983 p.
- IEEE Standard for SystemVerilog -Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language. IEEE Std 1800-2012
- 1800.2-2017 -IEEE Standard for Universal Verification Methodology Language Reference Manual
- Stotland I., Shpagilev D., Petrochenkov M. Features of High Speed Communication Controllers Standalone Verification of «Elbrus» Microprocessor Systems. Voprosy radioelektroniki , ser. EVT, 3, 2017, pp. 69-75.
- S. Chitti, P. Chandrasekhar, M. Asha Rani. Gigabit Ethernet Verification using Efficient Verification Methodology. In Proc. of the International Conference on Industrial Instruments and Control (ICIC), 2015, pp.1231-1235.
