基于PowerPC架构X型微处理器浮点单元的分析与验证

作     者：杨军 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李智群;谢文刚

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：功能仿真验证 X型微处理器 浮点单元 浮点乘加部件 系统级验证平台 

摘      要：微处理器与人们的生活密切相关,浮点单元(Floating Point Unit, FPU)则是微处理器的核心运算部件之一,也是衡量微处理器性能的一个重要指标。论文围绕深圳国微电子有限公司承接的“核高基项目,对基于PowerPC架构X型微处理器的浮点单元进行研究,具有非常重要的军事战略意义。验证工作在芯片研发过程中具有非常重要的作用,设计上作每前进一步几乎都要进行验证。本文首先对验证进行了概述,并介绍了相关的验证方法和技术。根据课题对验证效率的要求,采用系统级仿真的验证方案。然后对浮点单元的数据通路进行了详细的功能分析,包括尾数部分积的产生、部分积压缩处理、加法器、前导零预测、数据规格化和数据舍入等模块。根据浮点单元的功能特性提取可控制的测试功能点集合,并搭建了效率高、可重用性强的系统级验证平台。本文中搭建的系统级验证平台,其数据读取模块可以读取指定路径下的浮点数据文件,大大减少了测试激励中用于产生浮点数据的代码量,提高了对FPU的验证效率。通过对平台中部分信号的更改,便可复用于X微处理器中其他功能单元的验证,缩短了验证工作的周期。采用特殊浮点数和一般浮点数作为测试用例,验证平台可以对FPU的浮点加、浮点减、浮点乘加等运算进行充分的功能仿真验证和后仿真验证;通过对两种仿真结果的分析比较可得,浮点单元通过了验证。本文中采用的仿真验证方案和搭建的系统级验证平台可应用在相关的工程项目中,使得验证工作事半功倍,缩短了芯片研发周期。