在数字系统设计中断言验证的研究

【摘要】： 随着微电子技术的高速发展,人们对电子产品的强大需求使得现代集成电路系统的规模和复杂度日益提高。在系统芯片(SOC)设计中,可以利用IP构成复杂的大规模系统。但是,SOC的验证已成为设计流程中工作量最大的工作。我们认为系统的验证应当是模拟仿真、形式化和半形式化等方法的混合验证过程。基于断言的验证(ABV)是把形式化方法集成到传统模拟流程中的一种有效的方法。在RTL设计中插入设计意图(断言),通过模拟或形式化技术来检查该设计是否满足这些断言。 本文在总结国内外基于断言验证研究成果的基础上,提出了系统抽象后原子命题为三值的模型检验技术,研究了基于PSL的动态和静态验证方法。主要内容包括: 解决了基于三值逻辑的模型检验问题。在模型检验中,状态爆炸是影响其应用的关键。本文的解决方案是对系统进行抽象,以减少其状态空间。系统模型采用不完全的Kripke结构表示,在此结构下,定义了三值CTL逻辑公式的形式化语义,并用此逻辑公式表示系统的性质。提出了基于不完全的kripke结构的三值逻辑模型检验算法,并给出了一个证明系统,在属性验证是未知情况时,从该证明系统中可推导出正例或反例,为系统能够进一步验证提供参考信息。同时,为了使该模型检验具有更广泛的应用,还提出了将模态转移系统转换成不完全的Kripke结构的方法,通过该转换再利用上述算法能够实现基于模态转移系统的三值逻辑模型检验。 提出了在模型检验中空属性问题的探测方法。一个公式描述了系统所具有的属性,若公式中的一个子公式的真值对该公式的真值不会产生影响,那么这个公式就是一个空属性公式。对空属性的探测可以根据原子命题的极性(polarity),用FALSE或TRUE来替换,形成一系列子公式,然后根据对子公式模型检验的结果,就可得出结论。 研究了PSL在验证中的应用。PSL具有清晰语义和简明语法,给出了描述设计属性的一个标准方法。基于PSL的断言可进行动态仿真和静态验证。本文提出了PSL的子集转换成自动机的方法,通过两个具体的实例给出了PSL断言在实际设计中的应用。