UVM芯片验证技术案例集

20世纪 90 年代末，相关硬件语言和验证方法学库文件不断发展，开始解决抽象和可扩展性问题。e语言带来了随机约束验证特性，并且通过eRM验证方法引出了代理和功能覆盖的关键概念，但所有这些特性都和特定的EDA软件进行了捆绑。不久后，SystemVerilog 语言从 Vera 和 Superlog 演变而来，并与 Verilog进行了合并。

2006年，西门子EDA发布了AVM作为开源类库。它最初是 SystemC TLM 标准的 SystemVerilog 实现，但很快发展为支持标准化测试平台的方法。随后，西门子 EDA 和 Cadence 合作开发了 OVM，并于2008年1月OVM 首次发布。这是一个开源的SystemVerilog类库，结合了 eRM 和 AVM的功能特性，创建了一种被用户社区认为是可行的方法，因为他们不再被迫使用被捆绑的特定EDA软件。随着多家公司开始提供验证 IP (VIP)，OVM 的使用开始增加。

2010年4月，Accellera VIP互操作性技术委员会投票决定将在 OVM的基础上进一步推进以制定验证方法学的行业标准，于是Synopsys 、西门子 EDA 、Cadence及用户社区一起努力创建了 UVM，该 UVM 主要基于 OVM，并补充了对运行阶段(Runtime Phases)、寄存器包(Register Package)和 TLM2 的支持。

接过 AVM 和 OVM 的接力棒，UVM 被开发为一个开源的SystemVerilog 库，旨在使其可以在任何支持IEEE 1800 SystemVerilog标准的EDA仿真平台上运行——此举旨在促进仿真验证平台形成一个统一的生态环境。如今，基于 UVM的VIP 及 UVM 的仿真环境可以在不同EDA仿真平台之间轻松迁移。拥有行业标准方法带来了许多优势，其中最重要的是验证团队可以专注于开发验证环境和测试用例，而不必从头开始开发基于项目或公司的方法和测试平台基础设施，从而大大提升了效率。

而在验证实际工作场景中，存在着诸多需要解决的工程问题，因此本书基于芯片验证中广泛使用的UVM验证方法学，给出了针对具体问题的解决方法以供相关工程技术人员或相关专业在校生参考和学习。

本书内容

本书是基于UVM验证方法学的针对芯片验证实际工程场景的技术专题工具书，包括对多种实际问题场景下的解决专题，推荐作为UVM的进阶教材进行学习。

第1章介绍可重用的UVM验证环境，给出了搭建可重用环境的思路和方法。

第2~4章介绍待测设计(DUT)与测试平台连接的方法。

第5章介绍在测试平台中进行配置对象的快速配置和传递的方法。

第6章对reactive slave方式验证给出了分析和验证环境搭建的方法。

第7章和第8章介绍对于激励控制的方法。

第9章和第10章介绍对于记分板的快速实现方法。

第11章介绍对于固定延迟输出结果的RTL接口信号的监测方法。

第12章介绍监测和控制DUT内部信号的方法。

第13章介绍向基于UVM的验证环境中传递设计参数的方法。

第14章介绍验证平台和设计之间连接集成的改进方法。

第15章和第16章介绍事务级数据的调试追踪和对layered protocol设计验证的简便方法。

第17章介绍应用于VIP的访问者模式方法。

第18章介绍设置UVM目标phase的额外等待时间的方法。

第19章介绍基于UVM验证平台的仿真结束机制。

第20章介绍记分板和断言检查相结合的验证方法。

第21章介绍支持错误注入测试的验证平台的搭建方法。

第22章介绍一种基于bind的ECC存储注错测试方法。

第23章介绍在验证环境中使用枚举型变量的改进方法。

第24章和第25章介绍基于UVM的SVA封装、调试和控制的方法。

第26~28章介绍多种对于芯片复位的测试方法。

第29章介绍对参数化类的压缩处理方法。

第30章介绍基于UVM的中断处理方法。

第31章和第32章介绍提高覆盖率代码的可重用方法。

第33~36章介绍基于UVM的多种场景下的随机约束方法。

第37章介绍支持动态地址映射的寄存器建模方法。

第38章和第39章介绍对寄存器突发访问的建模方法。

第40章介绍对于寄存器间接访问的建模方法。

第41章介绍对于UVM存储建模的优化方法。

第42章介绍对片上存储空间动态管理的方法。

第43章介绍简便灵活的寄存器覆盖率统计收集方法。

第44章模拟真实环境下寄存器重配置验证的方法。

第45章介绍在UVM环境中使用C语言对寄存器进行读写访问的方法。

第46章介绍提高对寄存器模型建模代码可读性的方法。

第47章介绍兼容UVM的供应商存储IP的后门访问方法。

第48章介绍应用于芯片领域的代码仓库管理方法。

第49章介绍DPI多线程仿真加速的方法。

第50章介绍基于UVM验证平台的硬件仿真加速技术。

本书特色

(1) 不同于带领读者学习UVM的基础用法，本书分为多个专题，每个专题专注于解决一种芯片验证场景下的工程问题，相关技术工程师可以快速参考并复现解决思路和步骤，实用性强。

(2) 本书详细描述了每个专题要解决的问题、背景、解决的思路、基本原理和步骤，并给出了示例代码以供参考。

读者对象

(1) 具备一定基础的相关专业的在校大学生。

(2) 相关领域的技术工程人员。

学习建议

(1) 本书由一个个较为独立的技术专题组成，需要读者具备一定的技术基础，包括SystemVerilog、UVM及一些硬件常识。

(2) 可以按照章节顺序进行学习，也可根据兴趣或实际工程需要选择部分章节进行学习。

(3) 本书中的代码示例部分，有部分代码是伪代码，仅作为示例进行讲解，需要读者在理解的基础上自行进行工程实践应用，以应对不同项目中存在的技术问题。扫描目录上方二维码可下载本书源码。

由于编者水平有限，本书难免存在不足之处，恳请读者给予批评指正。

编者
2024年1月

本书是基于UVM验证方法学的针对芯片验证实际工程场景的技术专题工具书，包括对多种实际问题场景下的解决专题，推荐作为UVM的进阶教材进行学习。
不同于带领读者学习UVM的基础用法，本书分为多个专题，每个专题专注解决一种芯片验证场景下的工程问题，相关技术工程师可以快速参考并复现解决思路和步骤，实用性强。本书详细描述了每个专题要解决的问题、背景，解决的思路、基本原理、步骤，并给出了示例代码供参考。
本书适合具备一定基础的相关专业的在校大学生或者相关领域的技术工程人员进行阅读学习，书中针对多种芯片验证实际工程场景给出了对应的解决方法，具备一定的工程参考价值，并且可以作为高等院校和培训机构相关专业的教学参考书。

马骁，东南大学集成电路专业硕士，已申请芯片验证领域多个专利，网易云课堂“芯片验证：UVM理论与实战”“芯片验证：Python脚本理论与实战”等课程的作者。

本书源码

第1章可重用的UVM验证环境

1.1背景技术方案及缺陷

1.1.1现有方案

1.1.2主要缺陷

1.2解决的技术问题

1.3提供的技术方案

1.3.1结构

1.3.2原理

1.3.3优点

1.3.4具体步骤

第2章interface快速声明、连接和配置传递的方法

2.1背景技术方案及缺陷

2.1.1现有方案

2.1.2主要缺陷

2.2解决的技术问题

2.3提供的技术方案

2.3.1结构

2.3.2原理

2.3.3优点

2.3.4具体步骤

第3章在可重用验证环境中连接interface的方法

3.1背景技术方案及缺陷

3.1.1现有方案

3.1.2主要缺陷

3.2解决的技术问题

3.3提供的技术方案

3.3.1结构

3.3.2原理

3.3.3优点

3.3.4具体步骤

第4章支持结构体端口数据类型的连接interface的方法

4.1背景技术方案及缺陷

4.1.1现有方案

4.1.2主要缺陷

4.2解决的技术问题

4.3提供的技术方案

4.3.1结构

4.3.2原理

4.3.3优点

4.3.4具体步骤

第5章快速配置和传递验证环境中配置对象的方法

5.1背景技术方案及缺陷

5.1.1现有方案

5.1.2主要缺陷

5.2解决的技术问题

5.3提供的技术方案

5.3.1结构

5.3.2原理

5.3.3优点

5.3.4具体步骤

第6章对采用reactive slave方式验证的改进方法

6.1背景技术方案及缺陷

6.1.1现有方案

6.1.2主要缺陷

6.2解决的技术问题

6.3提供的技术方案

6.3.1结构

6.3.2原理

6.3.3优点

6.3.4具体步骤

第7章应用sequence反馈机制的激励控制方法

7.1背景技术方案及缺陷

7.1.1现有方案

7.1.2主要缺陷

7.2解决的技术问题

7.3提供的技术方案

7.3.1结构

7.3.2原理

7.3.3优点

7.3.4具体步骤

第8章应用uvm_tlm_analysis_fifo的激励控制方法

8.1背景技术方案及缺陷

8.1.1现有方案

8.1.2主要缺陷

8.2解决的技术问题

8.3提供的技术方案

8.3.1结构

8.3.2原理

8.3.3优点

8.3.4具体步骤

第9章快速建立DUT替代模型的记分板标准方法

9.1背景技术方案及缺陷

9.1.1现有方案

9.1.2主要缺陷

9.2解决的技术问题

9.3提供的技术方案

9.3.1结构

9.3.2原理

9.3.3优点

9.3.4具体步骤

第10章支持乱序比较的记分板的快速实现方法

10.1背景技术方案及缺陷

10.1.1现有方案

10.1.2主要缺陷

10.2解决的技术问题

10.3提供的技术方案

10.3.1结构

10.3.2原理

10.3.3优点

10.3.4具体步骤

第11章对固定延迟输出结果的RTL接口信号的monitor的简便方法

11.1背景技术方案及缺陷

11.1.1现有方案

11.1.2主要缺陷

11.2解决的技术问题

11.3提供的技术方案

11.3.1结构

11.3.2原理

11.3.3优点

11.3.4具体步骤

第12章监测和控制DUT内部信号的方法

12.1背景技术方案及缺陷

12.1.1现有方案

12.1.2主要缺陷

12.2解决的技术问题

12.3提供的技术方案

12.3.1结构

12.3.2原理

12.3.3优点

12.3.4具体步骤

第13章向UVM验证环境中传递设计参数的方法

13.1背景技术方案及缺陷

13.1.1现有方案

13.1.2主要缺陷

13.2解决的技术问题

13.3提供的技术方案

13.3.1结构

13.3.2原理

13.3.3优点

13.3.4具体步骤

第14章对设计与验证平台连接集成的改进方法

14.1背景技术方案及缺陷

14.1.1现有方案

14.1.2主要缺陷

14.2解决的技术问题

14.3提供的技术方案

14.3.1结构

14.3.2原理

14.3.3优点

14.3.4具体步骤

第15章应用于路由类模块设计的transaction调试追踪和控制的方法

15.1背景技术方案及缺陷

15.1.1现有方案

15.1.2主要缺陷

15.2解决的技术问题

15.3提供的技术方案

15.3.1结构

15.3.2原理

15.3.3优点

15.3.4具体步骤

第16章使用UVM sequence item对包含layered protocol的RTL设计进行验证的
简便方法
16.1背景技术方案及缺陷

16.1.1现有方案

16.1.2主要缺陷

16.2解决的技术问题

16.3提供的技术方案

16.3.1结构

16.3.2原理

16.3.3优点

16.3.4具体步骤

第17章应用于VIP的访问者模式方法

17.1背景技术方案及缺陷

17.1.1现有方案

17.1.2主要缺陷

17.2解决的技术问题

17.3提供的技术方案

17.3.1结构

17.3.2原理

17.3.3优点

17.3.4具体步骤

第18章设置UVM目标phase的额外等待时间的方法

18.1背景技术方案及缺陷

18.1.1现有方案

18.1.2主要缺陷

18.2解决的技术问题

18.3提供的技术方案

18.3.1结构

18.3.2原理

18.3.3优点

18.3.4具体步骤

第19章基于UVM验证平台的仿真结束机制

19.1背景技术方案及缺陷

19.1.1现有方案

19.1.2主要缺陷

19.2解决的技术问题

19.3提供的技术方案

19.3.1结构

19.3.2原理

19.3.3优点

19.3.4具体步骤

第20章记分板和断言检查相结合的验证方法

20.1背景技术方案及缺陷

20.1.1现有方案

20.1.2主要缺陷

20.2解决的技术问题

20.3提供的技术方案

20.3.1结构

20.3.2原理

20.3.3优点

20.3.4具体步骤

第21章支持错误注入验证测试的验证平台

21.1背景技术方案及缺陷

21.1.1现有方案

21.1.2主要缺陷

21.2解决的技术问题

21.3提供的技术方案

21.3.1结构

21.3.2原理

21.3.3优点

21.3.4具体步骤

第22章一种基于bind的ECC存储注错测试方法

22.1背景技术方案及缺陷

22.1.1现有方案

22.1.2主要缺陷

22.2解决的技术问题

22.3提供的技术方案

22.3.1结构

22.3.2原理

22.3.3优点

22.3.4具体步骤

第23章在验证环境中更优的枚举型变量的声明使用方法

23.1背景技术方案及缺陷

23.1.1现有方案

23.1.2主要缺陷

23.2解决的技术问题

23.3提供的技术方案

23.3.1结构

23.3.2原理

23.3.3优点

23.3.4具体步骤

第24章基于UVM方法学的SVA封装方法

24.1背景技术方案及缺陷

24.1.1现有方案

24.1.2主要缺陷

24.2解决的技术问题

24.3提供的技术方案

24.3.1结构

24.3.2原理

24.3.3优点

24.3.4具体步骤

第25章增强对SVA调试和控制的方法

25.1背景技术方案及缺陷

25.1.1现有方案

25.1.2主要缺陷

25.2解决的技术问题

25.3提供的技术方案

25.3.1结构

25.3.2原理

25.3.3优点

25.3.4具体步骤

第26章针对芯片复位测试场景下的验证框架

26.1背景技术方案及缺陷

26.1.1现有方案

26.1.2主要缺陷

26.2解决的技术问题

26.3提供的技术方案

26.3.1结构

26.3.2原理

26.3.3优点

26.3.4具体步骤

第27章采用事件触发的芯片复位测试方法

27.1背景技术方案及缺陷

27.1.1现有方案

27.1.2主要缺陷

27.2解决的技术问题

27.3提供的技术方案

27.3.1结构

27.3.2原理

27.3.3优点

27.3.4具体步骤

第28章支持多空间域的芯片复位测试方法

28.1背景技术方案及缺陷

28.1.1现有方案

28.1.2主要缺陷

28.2解决的技术问题

28.3提供的技术方案

28.3.1结构

28.3.2原理

28.3.3优点

28.3.4具体步骤

第29章对参数化类的压缩处理技术

29.1背景技术方案及缺陷

29.1.1现有方案

29.1.2主要缺陷