一种用于处理器芯片架构验证的软硬件联合仿真平台

1.一种用于处理器芯片架构验证的软硬件联合仿真平台，其特征在于，由软件仿真器模拟一个完整的处理器芯片，由硬件fpga模拟一个新开发或者待评测的核心模块；仿真平台负责软件仿真器和硬件fpga之间的无感通信，并将软件仿真器上模拟的处理器芯片对核心模块的访问请求转发给运行在fpga上的核心模块，也将核心模块产生的请求或响应反馈给处理器芯片；每一个核心模块在软件仿真器中都有一个对应的虚拟模块，被仿真的处理器芯片和虚拟模块交互，当虚拟模块收到请求后提交给处理器芯片框架；即仿真平台是一个横跨硬件和软件的架构，其软件部分包括调度模块、提交模块、采集模块、执行任务表和4个环形无锁队列，硬件部分包括数据包预处理模块、信号转换模块和2个队列；其中：

2.根据权利要求1所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，软件侧架构的职责是，将软件仿真器对提交的请求修饰成符合通信协议的数据包发送给硬件fpga；调度模块负责软件仿真器请求的分析、修饰与解析；提交模块负责将调度模块组装完成的请求下发给硬件fpga；采集模块负责从硬件fpga中获取需要与处理器芯片交互的信息；当软件仿真器发起对硬件核心模块的请求后，继续正常仿真；后续的流程交由仿真平台，仿真平台首先从执行任务表中申请一个表项执行填充请求，然后将表项序号插入到任务队列中；接着，调度模块从任务队列中根据取出的表项序号访问执行任务表，分析请求的特性；接着，调度模块在将请求组装完成并插入到预提交队列后还配置采集模块发起请求获取响应；当取回响应后，采集模块将结果填充到执行任务表对应的表项并将表项序号插入到后采集队列中；调度模块接下来将已经就绪的表项修饰成符合软件仿真器标准的响应插入到结果中，直到一定的时延后，软件仿真器取走这个响应。

3.根据权利要求2所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，硬件侧结构与核心硬件模型连接后被一起部署在fpga上；仿真平台首先解析fpga接收到的数据包；由于软件仿真器对硬件核心模块请求或响应的数据位宽可能大于通信协议支持的位宽上限，故借助数据包预处理模块收集若干个数据包后进行重组，并解析成初始的软件仿真器发起的请求或响应插入到任务队列中；这个队列的每一个表项由任务头和负载构成，前者是维持仿真平台运作的必要信息，包括该请求或响应在软件侧架构的执行任务表的表项序号，后者是真正的请求或响应；硬件侧框架的信号转换模块直接与硬件核心模块相连，它从任务队列中接收任务并根据任务负载的信息配置硬件核心模块的输入，同时记录硬件核心模块做出响应的时间和硬件核心模块的输出，组装成数据包后再插入到结果队列中；数据预处理模块根据通信协议的配置，将数据包拆分成若干个传递给联合仿真平台的软件侧。

4.根据权利要求3所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，采用乐观同步机制，用于解决软件仿真器和硬件仿真器的仿真速度差异大的问题；具体地，当软件仿真器向核心硬件模块发起请求后，软件仿真器原地等待直到联合仿真平台从硬件核心模块获取到响应以及执行的时钟周期数x，然后软件仿真器会调度一个x时钟周期后的事件，该事件模拟出发硬件核心模块做出响应这一行为；同时，联合仿真平台在接收一个软件仿真器的请求时会调度一个y时钟周期后的事件，调度一个y时钟周期后的事件，y时钟周期是对硬件核心模块最短执行时间的预估，这代表软件仿真器在发起请求后可以无风险地继续仿真y个时钟周期；如果仿真平台在软件仿真器仿真这y个时钟周期的时间内送回硬件核心模块的响应，那么软件仿真器不停顿地仿真；否则，软件仿真器在y个时钟周期后原地等待直到获取到响应；在接收到响应后，软件仿真器将事件重新安排在(x-y)周期之后发生，从而正式接受响应；对于能够主动发起请求的硬件核心模块，仿真平台不断询问硬件核心模块的请求情况；当硬件核心模块发起一个对处理器芯片的请求后，它乐观地继续执行预期的时钟周期数；此时，软件仿真器接收到2个时间信息，它在第一时间点处理硬件核心模块的请求，第二个时间点是硬件核心模型在最差情况下的下一次发起主动请求的预估，这表示软件仿真器将响应送回硬件核心模块后仍能继续仿真到第二个时间点。

5.根据权利要求4所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，提交模块采用批处理请求方法，即允许提交模块合并若干个请求进行一次通信，以抵消大量的通信代价；具体地，当提交模块在发起通信请求时，根据平台允许的批处理数量将若干个请求合并一个包，并添加一个报头指示该包的批信息；软硬件联合仿真平台的硬件侧架构首先从几个零散的数据包中组合成一个完整的包，然后再根据报头的信息从包中解析出几个请求陆续插入到任务队列中。

6.根据权利要求4所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，采用数据流融合方法，具体是将处理器芯片发起的几个连续地址的任务去掉头信息融合成一个包，并统一填写头信息；这个包仍会以若干个数据包的形式抵达硬件侧。

7.根据权利要求1-6之一所述的软硬件联合仿真平台，其特征在于，在某次软件仿真器对硬件核心模块的访问中，仿真平台的处理流程如下：