功能驗(yàn)證是電子設(shè)計(jì)人員目前面臨的主要挑戰(zhàn)，無論是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還是驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)，都將超過50%的時(shí)間用在糾錯(cuò)上，因此這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展將對(duì)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間產(chǎn)生重大影響。本文探討基于斷言的技術(shù)和改進(jìn)的糾錯(cuò)方法，以及為什么它們能夠以及如何應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的重大挑戰(zhàn)，其目的是提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)力、改進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量、加快產(chǎn)品上市時(shí)間以及增加投資回報(bào)(ROI)。

目前的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法面臨的問題是驗(yàn)證工作必須屈從于設(shè)計(jì)。出于幾項(xiàng)相關(guān)原因，現(xiàn)狀必須加以改變，特別是我們正在面對(duì)一個(gè)巨 大和復(fù)雜的電子系統(tǒng)。功能性錯(cuò)誤是造成設(shè)計(jì)重復(fù)修改的首要原因。用于查找這些錯(cuò)誤的功能驗(yàn)證流程是設(shè)計(jì)流中目前面臨的最大瓶頸。一般而言，驗(yàn)證工作在所有 設(shè)計(jì)活動(dòng)中一般至少占有50%的份額。然而，驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展步伐已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于設(shè)計(jì)和制造能力，驗(yàn)證鴻溝在進(jìn)一步擴(kuò)大(圖1)。這一驗(yàn)證鴻溝是限制設(shè)計(jì)人 員充分發(fā)揮其生產(chǎn)力和設(shè)計(jì)能力的因素。為了彌合這一驗(yàn)證鴻溝，驗(yàn)證必須成為整體設(shè)計(jì)方法的一個(gè)內(nèi)在組成部分。

整個(gè)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流必須實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，其基礎(chǔ)不僅是如何有利于設(shè)計(jì)工程師，而且還要考慮如何有利于驗(yàn)證工程師，這對(duì)設(shè)計(jì)分工、模塊大小、設(shè)計(jì)規(guī)則以及其它許多我們目前想當(dāng)然的事情都提出了新的要求。

在成功開展系統(tǒng)驗(yàn)證方面面臨的另一挑戰(zhàn)仍然是測(cè)試基準(zhǔn)。隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，驗(yàn)證復(fù)雜性正以指數(shù)級(jí)速度提高。盡管仿真能力總 是伴隨設(shè)計(jì)規(guī)模不斷提高的，但測(cè)試基準(zhǔn)的復(fù)雜性則不然。其中部分原因是設(shè)計(jì)規(guī)模對(duì)設(shè)計(jì)的可觀察性和可控制性所產(chǎn)生的戲劇性效果，它增加了需要運(yùn)行測(cè)試的次 數(shù)，而且這些測(cè)試的持續(xù)時(shí)間可能延長(zhǎng)，如果哪個(gè)地方出了差錯(cuò)，那么查找和發(fā)現(xiàn)原因的難度就會(huì)大大增加。

為了解決驗(yàn)證鴻溝和測(cè)試基準(zhǔn)問題，我們需要采用可擴(kuò)展驗(yàn)證解決方案，一方面它基于斷言的技術(shù)，另一方面，它覆蓋了驗(yàn)證中的 多種抽象層次以及整個(gè)流程各個(gè)階段的驗(yàn)證工具，功能驗(yàn)證策略必須在每個(gè)設(shè)計(jì)層次以及開發(fā)流程的每個(gè)階段將驗(yàn)證目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)整個(gè)系統(tǒng)――其中包括數(shù)字邏輯、嵌入 式軟件以及混合信號(hào)內(nèi)容。

功能驗(yàn)證危機(jī)

功能驗(yàn)證的重要性日益提高，其根本原因就是設(shè)計(jì)規(guī)模和復(fù)雜性的不斷增長(zhǎng)，其中包括設(shè)計(jì)中的軟件和模擬電路比例日益提高。規(guī)模 的擴(kuò)大指的是數(shù)量巨大的晶體管以及系統(tǒng)級(jí)芯片上的門數(shù)?！秶?guó)際半導(dǎo)體技術(shù)線路圖》預(yù)測(cè)，系統(tǒng)級(jí)芯片到2006年將包含10億個(gè)晶體管。一片系統(tǒng)級(jí)芯片可能 包含數(shù)千萬門，那么出錯(cuò)的可能性以及驗(yàn)證任務(wù)的復(fù)雜程度相應(yīng)也會(huì)增加。

復(fù)雜性提高意味著更多性能多樣性，在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)更多的性能。元器件的多樣性包括高性能RISC CPU、數(shù)千兆位高速I/O、塊RAM、系統(tǒng)時(shí)鐘管理、模擬混合信號(hào)、嵌入式軟件、專用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。因此，這些元器件之間的接口對(duì)確保整 體功能和性能的重要性就變得日趨重要。

片上軟件和模擬器件的不斷增加不僅使系統(tǒng)復(fù)雜性日益加劇，而且也向傳統(tǒng)操作方式發(fā)出了挑戰(zhàn)。數(shù)字工程師必須遭遇并不熟悉的 模擬事項(xiàng)。許多硬件設(shè)計(jì)都需要通過固件和低層次軟件來驗(yàn)證RTL功能性。這要求固件設(shè)計(jì)人員在硬件設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用，并對(duì)硬件和軟件之間的相互影響作出詳細(xì)解釋。

我們對(duì)Collett國(guó)際研究公司2001-2003年間的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行了考察，結(jié)果顯示：2001年在所有故障和失敗 中，47%的故障與邏輯或功能錯(cuò)誤相關(guān)。然而，在前10位故障原因中，只有一項(xiàng)屬于接口問題：混合信號(hào)接口，在整個(gè)芯片故障中只占4%。反觀2003年數(shù) 據(jù)，邏輯和功能故障的比例已經(jīng)攀升到67%，并且出現(xiàn)了另外三種故障范疇。模擬故障在芯片故障中占35%的份額，排名第二?；旌闲盘?hào)接口故障所占比例則從 4%升至21%，硬件/軟件接口故障比例則占13%。

除了復(fù)雜性問題，我們必須解決原有系統(tǒng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重用問題，因?yàn)槌^50%的設(shè)計(jì)和測(cè)試平臺(tái)都在重復(fù)使用，因此，任何有 意義的解決方案都必須支持所有主要語言――包括Verilog、VHDL、C++以及SystemC――這樣它才能在所有抽象層次上工作。開放標(biāo)準(zhǔn)確保舊 有設(shè)計(jì)和測(cè)試平臺(tái)得到重復(fù)使用，可以根據(jù)其絕對(duì)屬性選擇驗(yàn)證工具，而并不是因?yàn)樗鼈冞m合某家供應(yīng)商的工具環(huán)境。此外，由于可觀察和可控制難度伴隨設(shè)計(jì)復(fù)雜 性提高，糾錯(cuò)方法必須能夠克服測(cè)試基準(zhǔn)的復(fù)雜性。例如，設(shè)計(jì)規(guī)模擴(kuò)大一倍，可觀察性將減半，可控制性也將減半，那么驗(yàn)證難度大約提高4倍。

如上所述，為了應(yīng)對(duì)日益龐大的設(shè)計(jì)規(guī)模、復(fù)雜性和性能問題，驗(yàn)證方法必須在不同工具和設(shè)計(jì)層級(jí)之間實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展。它必須在不同驗(yàn)證域之間實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，能夠在模擬、協(xié)同驗(yàn)證、仿真以及模數(shù)仿真之間實(shí)現(xiàn)通信。它不必局限于動(dòng)態(tài)空間，但必須在靜態(tài)空間中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)。

例如，如果大型設(shè)計(jì)需要在門層次上開展大量修改工作，那么等效性檢查就是一項(xiàng)必須的要求。最后，只有采用更好的測(cè)試基準(zhǔn)方法，才能夠創(chuàng)建更為有效的、更為充分的測(cè)試。

各工具之間的可擴(kuò)展性

必備的解決方案應(yīng)包含一套工具，它們能夠協(xié)同工作形成一個(gè)從HDL模擬到電路內(nèi)仿真的完整路徑。這意味著我們需要更好的模擬 器和仿真器，才能在所有集成層次上加速驗(yàn)證流程。工具之間的可擴(kuò)展性也是必需的，因?yàn)椴煌?yàn)證類型在不同的性能范圍提供不同的解決方案(圖2)。每套解決 方案都會(huì)在許多不同屬性之間交替使用，比如反復(fù)時(shí)間、性能、能力、糾錯(cuò)可見性以及成本。

甚至連HDL執(zhí)行引擎也需要一整套解決方案。有些在塊層次上表現(xiàn)良好，有些則在芯片或系統(tǒng)層次上表現(xiàn)更好。例如，設(shè)計(jì)人員需 要使用高水平驗(yàn)證工具對(duì)系統(tǒng)級(jí)DSP算法開展驗(yàn)證，HDL軟件仿真器顯然無法完成這項(xiàng)工作。反過來說，在線仿真在芯片設(shè)計(jì)中并非是驗(yàn)證相對(duì)較小子模塊的合 適解決方案，而HDL軟件仿真器則可能迅速輕松地完成同一任務(wù)。認(rèn)識(shí)到哪些工具是處理手邊驗(yàn)證任務(wù)的最優(yōu)選擇，繼而獲得這些工具，將有助于設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)最 佳生產(chǎn)力。以下舉例介紹在設(shè)計(jì)的數(shù)字驗(yàn)證過程中可以使用的各種技術(shù)。軟件和模擬混合信號(hào)驗(yàn)證也存在類似連續(xù)體。[!--empirenews.page--]

軟件模擬是模塊級(jí)驗(yàn)證的理想選擇，因?yàn)槠渲苻D(zhuǎn)速度非常迅速，糾錯(cuò)能力較強(qiáng)。硬件/軟件協(xié)同驗(yàn)證能夠?qū)⑶度胧杰浖腧?yàn)證流程之中，為加速處理器、記憶體以及總線運(yùn)算提供途徑。它也可以作為測(cè)試平臺(tái)開展硬件驗(yàn)證。

基于處理程序的協(xié)同建模提供了大量多樣化解決方案，使系統(tǒng)驗(yàn)證成為可能。協(xié)同建模適用于在高級(jí)、抽象測(cè)試平臺(tái)與載入仿真器的 整個(gè)芯片的RTL實(shí)施之間建立鏈接。在線仿真在真實(shí)系統(tǒng)中提供高能力和高性能驗(yàn)證。仿真為設(shè)計(jì)人員帶來自信，確保他們的芯片將在實(shí)際系統(tǒng)中正確發(fā)揮功能。

形式驗(yàn)證(等效性檢查)的能力和速度能夠確保在設(shè)計(jì)流后續(xù)階段作出的修改不會(huì)改變其意圖行為。有必要指出的是，高性能、硬件協(xié)助或軟件導(dǎo)向解決方案對(duì)在系統(tǒng)級(jí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證完整性具有關(guān)鍵性作用。

各抽象層次之間的可擴(kuò)展性

我們非常有必要推動(dòng)某些方面的功能驗(yàn)證工作向前發(fā)展，使其成為設(shè)計(jì)流程初步階段的一部分。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們必須利用更高層次模型和處理程序(圖3)使驗(yàn)證工作變得更為抽象。

在設(shè)計(jì)流中前移驗(yàn)證的好處在于：處于這個(gè)階段的模型的編寫速度較快，具有較大生產(chǎn)能力，因此可以通過建設(shè)性方式影響設(shè)計(jì)決策。抽象工作可以加速驗(yàn)證進(jìn)行，它能夠剔除無關(guān)信息，縮短開發(fā)時(shí)間，加快糾錯(cuò)進(jìn)程，并使得測(cè)試平臺(tái)更易重復(fù)使用。

就復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)芯片而言，如果所有事情都在RTL或門層次上完成則太過費(fèi)時(shí)和困難，我們?cè)谶@兒絕對(duì)有必要在設(shè)計(jì)中使用更為抽象的表示方法。這并不僅僅是針對(duì)設(shè)計(jì)的，也同樣有益于測(cè)試平臺(tái)。

這種多層次抽象戰(zhàn)略要想行之有效，不僅需要必要的工具支持，知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)因素也同等重要。如果設(shè)計(jì)人員無法通過模型在各 個(gè)抽象層次之間切換并建立聯(lián)系的話，那么多抽象模擬就無用武之地。多抽象解決方案將技術(shù)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合在一起。針對(duì)設(shè)計(jì)的主要接口使用一系列處理程序時(shí)， 分層次驗(yàn)證才變得可能。它允許在各種抽象層次上混合各種設(shè)計(jì)說明。處理程序可以組合為一個(gè)測(cè)試平臺(tái)或環(huán)境，用于檢查某項(xiàng)實(shí)施是否符合高層次模型。

本策略的優(yōu)勢(shì)是它無需在一個(gè)抽象層次上包含所有模型。這種靈活性允許設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)混合并匹配在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所能獲得的一切，提供相對(duì)于執(zhí)行時(shí)間的必要層次解析。

基于處理程序的接口可以將所有抽象系統(tǒng)模型鏈接至設(shè)計(jì)，提供一個(gè)理想的系統(tǒng)層次測(cè)試平臺(tái)。例如，運(yùn)用基于處理程序的模擬，某 團(tuán)隊(duì)可以在高抽象層次上作出系統(tǒng)定義。然后，它們將在高層次系統(tǒng)定義中提取某個(gè)層次或某個(gè)模塊，運(yùn)用處理程序投入工作所必需的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，替代它們進(jìn)入更為 詳細(xì)的實(shí)施模型中。

他們可以在系統(tǒng)原位置處將模型作為即時(shí)測(cè)試平臺(tái)運(yùn)行。該團(tuán)隊(duì)就可以立即將現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)投入實(shí)際使用，從而向該模塊提供自然的刺激。其結(jié)果是，驗(yàn)證生產(chǎn)力提高，設(shè)計(jì)信心提高。

抽象層次

系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證所必需的可擴(kuò)展解決方案應(yīng)在整個(gè)電子系統(tǒng)中支持抽象：模塊、子系統(tǒng)、完整芯片以及系統(tǒng)層次。

模塊層次：在模塊層次上，設(shè)計(jì)人員的關(guān)注重點(diǎn)是功能和時(shí)序的細(xì)節(jié)情況，這樣他們就能夠保證這些模塊符合技術(shù)規(guī)范，不存在明顯 問題。其目標(biāo)是盡可能多地查找錯(cuò)誤，因?yàn)檫@在設(shè)計(jì)流程中是查找這些錯(cuò)誤的最廉價(jià)和最快速階段。模擬和數(shù)字交互作用在模塊層次上進(jìn)行驗(yàn)證。功能和代碼得到全 面演練，驗(yàn)證移交應(yīng)考慮在這一階段進(jìn)行。由于HDL仿真技術(shù)易于使用且具糾錯(cuò)能力，因而成為理想的工具。

模擬/混合信號(hào)模 塊：系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)的能力在不斷提升，模擬和混合信號(hào)元器件不斷加入其中，因此要求模擬環(huán)境能夠具備與數(shù)字邏輯相同的、必需的驗(yàn)證功能。與模擬HDL行為 模擬以及模擬原始模塊的Spice模擬順利實(shí)現(xiàn)接口，允許數(shù)字和模擬元器件的模擬工作實(shí)現(xiàn)同步，并能夠在相同的糾錯(cuò)環(huán)境中查看。

子系統(tǒng)層次：所有模塊均已驗(yàn)證后，隨后進(jìn)行模塊集成，涉及對(duì)各模塊組或整個(gè)芯片進(jìn)行集成。在子系統(tǒng)階段，模塊間通信、控 制、時(shí)序和協(xié)議對(duì)功能而言具有重要意義；因此，檢查協(xié)議或應(yīng)用斷言以驗(yàn)證總線處理程序的工具就能發(fā)揮作用。硬件斷言或仿真可以運(yùn)用HDL、C或 SystemC 以及Verisity等其它高層次測(cè)試平臺(tái)語言布署在這一階段。

系統(tǒng)級(jí)芯片層次：系統(tǒng)級(jí)芯片層次驗(yàn)證涉及各模塊與后端流程的其余部分進(jìn)一步集成，其中包括設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)人員將較小模塊集成進(jìn)入越來越大模塊的過程中，需要模擬的內(nèi)容日益增多，測(cè)試時(shí)間日益延長(zhǎng)，并且需要開展更多模擬來驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

這對(duì)多種驗(yàn)證方法提出了要求，比如芯片和系統(tǒng)功能測(cè)試。它還要求驗(yàn)證布圖、時(shí)鐘樹或DFT插入會(huì)否引入意外更改。等效性檢查工具可以驗(yàn)證整個(gè)大規(guī)模設(shè)計(jì)，并在每次修改設(shè)計(jì)后迅速糾錯(cuò)，無需再運(yùn)行眾多漫長(zhǎng)的模擬。

除了等效性檢查之外，我們還可能在這一流程中使用硬件加速仿真器和多CPU并行仿真，以確保更改設(shè)計(jì)期間沒有造成任何破壞。 多CPU并行仿真將會(huì)縮短測(cè)試時(shí)間，獲得非常高的吞吐能力。就較長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試而言，出于驗(yàn)證大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的能力考慮，硬件仿真是我們的首選方法。硬件加速 仿真器和多CPU并行仿真是互為補(bǔ)充的解決方案，可以在不同的環(huán)境中得到有效使用。

絕大多數(shù)系統(tǒng)級(jí)芯片器件都包含必須驗(yàn)證的嵌入式軟件，其中包括應(yīng)用代碼、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)、器件驅(qū)動(dòng)程序、硬件診斷以及啟動(dòng)ROM代碼。功能仍然重要，但吞吐能力以及其它系統(tǒng)級(jí)事宜可能也需要獲得驗(yàn)證。運(yùn)行大量軟件通常意味著長(zhǎng)時(shí)間模擬作業(yè)。

硬件/軟件協(xié)同仿真解決方案提供降低總體負(fù)擔(dān)的途徑，同時(shí)也提供高效能糾錯(cuò)和分析環(huán)境。即便就較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間而言，該設(shè)計(jì)可能也需要部分或全部移入硬件解決方案之中，但應(yīng)該保留相同或相當(dāng)?shù)募m錯(cuò)環(huán)境，這樣就可以最大限度減少上述執(zhí)行環(huán)境中的遷移。

改進(jìn)的糾錯(cuò)解決方案

為支持可擴(kuò)展驗(yàn)證解決方案，糾錯(cuò)工具必須實(shí)現(xiàn)集成，在各個(gè)抽象層次上保持前后一致，在各個(gè)可擴(kuò)展性工具之間保持一致。其目標(biāo) 是加快速度發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、跟蹤捕獲故障原因、修復(fù)故障，并最大限度縮短反饋時(shí)間，將反復(fù)回路減少到最低限度。目前，無論是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還是驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)，都將超過 50%的時(shí)間用在糾錯(cuò)上，因此這一領(lǐng)域的改進(jìn)可能對(duì)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間產(chǎn)生重大影響。[!--empirenews.page--]

在系統(tǒng)層次上，由于抽象層次混雜，系統(tǒng)內(nèi)部存在的不同語義，因此糾錯(cuò)工作變得更加復(fù)雜。在異類環(huán)境，比如硬件和軟件或數(shù)字 和模擬環(huán)境中，挑戰(zhàn)就會(huì)更為嚴(yán)峻。因此，信息不僅必須可用，而且必須在正確的語義背景下可用。同樣，利用多層次抽象，信息也必須在必需的抽象層次上可用。

例如，對(duì)軟件糾錯(cuò)時(shí)，有關(guān)軟件程序執(zhí)行的所有信息都包含在硬件記憶體中，但沒有任何東西是隨時(shí)可用的。了解變量放置在何處 正是解決方案的發(fā)端。它還必須確定信息保存在哪個(gè)芯片之中以及芯片中的相對(duì)位置，假定它并非緩存或寄存器。在許多情況下，即使在這種時(shí)候，數(shù)據(jù)還可能因?yàn)?數(shù)據(jù)或地址交叉原因而未按邏輯排序。因此，獲得變量值就可能非常復(fù)雜。

為了化解這些挑戰(zhàn)，新的糾錯(cuò)方法正在不斷推廣。例如斷言或檢查器，盡管其用途并未得到完全理解。另一個(gè)容易引起混淆的問題 則涉及覆蓋率問題。許多工程師并未認(rèn)識(shí)到，滿足代碼覆蓋率標(biāo)準(zhǔn)并不意味著系統(tǒng)已經(jīng)得到適當(dāng)驗(yàn)證。同樣，我們還必須使用功能覆蓋率或斷言覆蓋率等其它標(biāo)準(zhǔn)來 確認(rèn)該設(shè)計(jì)已經(jīng)得到完全驗(yàn)證。

今天，絕大多數(shù)工程師都在創(chuàng)建激勵(lì)源，并將其饋送進(jìn)入執(zhí)行引擎之中，這樣他們就可以對(duì)產(chǎn)生的響應(yīng)進(jìn)行分析(圖4)。在許多 情況下，他們對(duì)照參照模型對(duì)該設(shè)計(jì)的某項(xiàng)實(shí)施的波形進(jìn)行比較，尋找不同之處。這是一種單調(diào)乏味且毫無把握的糾錯(cuò)途徑，也正是眾多錯(cuò)誤不被發(fā)現(xiàn)的原因所在。 我們很容易將注意力集中在手邊的問題，同時(shí)錯(cuò)過這樣一個(gè)事實(shí)，即有些地方已經(jīng)出錯(cuò)，或目前的測(cè)試平臺(tái)無法反映新的問題。

設(shè)計(jì)人員必須擺脫當(dāng)前的絕大多數(shù)糾錯(cuò)方法，因?yàn)榫捅举|(zhì)而言它們都是單調(diào)的、重復(fù)的且不可能行得通。在設(shè)計(jì)流程的稍后階段，等效性檢查可能是一項(xiàng)非常強(qiáng)大的工具。等效性檢查可用于對(duì)照參考模型測(cè)試實(shí)施情況，但它采用形式驗(yàn)證的方法，而不是試圖通過模擬比較兩套波形。

最近，其它一些測(cè)試平臺(tái)組件已經(jīng)臻于成熟達(dá)到可用程度，比如生成器、預(yù)測(cè)器和檢查器等。它們?cè)试S自動(dòng)生成測(cè)試預(yù)案，并對(duì)照期 望行為檢查響應(yīng)成果。其中最成熟的當(dāng)屬檢查器，也即斷言。現(xiàn)有兩種類型斷言，即依賴測(cè)試內(nèi)容的斷言和不依賴測(cè)試內(nèi)容的斷言。依賴測(cè)試內(nèi)容可以輕松插入現(xiàn)有 驗(yàn)證方法中，無需其它工具支持；不依賴測(cè)試內(nèi)容的斷言則與生成器聯(lián)系，需要其它工具并改進(jìn)驗(yàn)證方法。

故事并不止于此，因?yàn)槟壳斑€有一些尚未精確定義的測(cè)試平臺(tái)組件，比如功能覆蓋率、測(cè)試計(jì)劃以及驗(yàn)證管理等。盡管這種測(cè)試平 臺(tái)轉(zhuǎn)換尚需幾年時(shí)間才能完成，但一旦完成，人們夢(mèng)寐以求的可執(zhí)行計(jì)劃規(guī)范就將實(shí)現(xiàn)，不過其方式已經(jīng)迥異于業(yè)界最初的預(yù)測(cè)。它不會(huì)用于自動(dòng)執(zhí)行設(shè)計(jì)流程，但 將應(yīng)用于自動(dòng)執(zhí)行驗(yàn)證流程。

基于斷言的驗(yàn)證

如前所述，測(cè)試平臺(tái)受到兩大獨(dú)立因素的制約：可控制性和可觀察性?？煽刂菩钥傻韧诩?lì)源插入后測(cè)試平臺(tái)激活設(shè)計(jì)中存在問題的能力。它與代碼覆蓋率存在非常密切的關(guān)系，也正是我們?cè)谶\(yùn)用代碼覆蓋率時(shí)必須小心謹(jǐn)慎的原因所在，因?yàn)樗⑽纯紤]測(cè)試平臺(tái)的其它方面因素。

問題的另一半則是可觀察性。故障一旦出現(xiàn)，兩件事情必須發(fā)生。首先是這一故障所產(chǎn)生的效應(yīng)必須傳播至主要輸出，隨后故障必須 被發(fā)現(xiàn)。對(duì)大多數(shù)測(cè)試平臺(tái)來說，接受驗(yàn)證的主要輸出的數(shù)量非常少，因此我們會(huì)對(duì)許多問題視而不見。這正是斷言之所以強(qiáng)大的原因所在。斷言對(duì)可觀察性造成積 極影響，提供多項(xiàng)好處。它們能夠明確除錯(cuò)的主要原因――而非次要或第三位原因――糾錯(cuò)工作變得更為輕松和快速。這是因?yàn)樗鼈兡軌蚍稚⒃谡麄€(gè)設(shè)計(jì)之中，產(chǎn)生 實(shí)際的主要輸出，后者則自動(dòng)檢查驗(yàn)證對(duì)象的行為好壞。

這樣，測(cè)試平臺(tái)就不必再將這些錯(cuò)誤效應(yīng)傳播至實(shí)際的主要輸出，使得測(cè)試平臺(tái)的開發(fā)變得更加容易。另外，我們還可以對(duì)大量數(shù) 據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，否則的話它們將被忽略。斷言還開展數(shù)據(jù)檢查，使得測(cè)試平臺(tái)更加有效。某項(xiàng)斷言一旦設(shè)計(jì)完成并被置入設(shè)計(jì)中，那么它就總是處在運(yùn)行狀態(tài)。在許多 情況下，斷言檢查的東西并非測(cè)試的主要內(nèi)容，因此它們將會(huì)發(fā)現(xiàn)非預(yù)期故障。例如，在模塊測(cè)試階段插入的斷言在集成階段乃至系統(tǒng)層次測(cè)試中都會(huì)執(zhí)行其檢查功 能，這樣就可以提供更為廣闊的驗(yàn)證覆蓋面。

最后，斷言使得測(cè)試的范圍更為寬廣。運(yùn)用基于斷言的驗(yàn)證技術(shù)的工程師經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，其檢錯(cuò)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過非斷言技術(shù)。這樣就可以 抵消編寫和放置斷言造成的總體開銷――約占3%總開銷時(shí)間以及10%總運(yùn)行開銷時(shí)間。運(yùn)用斷言的公司報(bào)告稱，在其所有程序錯(cuò)誤中，大部分是通過斷言來發(fā)現(xiàn) 的，其糾錯(cuò)時(shí)間也縮短了80%之多。

斷言可以嵌入設(shè)計(jì)之中，或者其規(guī)定內(nèi)容可以獨(dú)立于設(shè)計(jì)，并附加在設(shè)計(jì)中的各個(gè)點(diǎn)。是內(nèi)部還是外部則部分取決于誰在創(chuàng)建這一 斷言，比方說創(chuàng)建人員是設(shè)計(jì)人員還是獨(dú)立的驗(yàn)證工程師。如果它們被嵌入設(shè)計(jì)之中，則主要驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范的實(shí)施。如果屬于外部開發(fā)，則將驗(yàn)證技術(shù)規(guī)范的解釋， 或在某些情況下對(duì)技術(shù)規(guī)范本身進(jìn)行驗(yàn)證。因?yàn)榍度胧綌嘌詫?shí)際上都是可執(zhí)行的注釋，因此它們可能放置在任何可以放置注釋的地方。

好處是注解現(xiàn)在變得更有價(jià)值，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)揮作用。注解包括期望行為的說明、設(shè)計(jì)人員作出的假設(shè)或針對(duì)期望用途作出的限制。它支持再利用，它提供有關(guān)設(shè)計(jì)的預(yù)期行為的所有各類信息，提供原設(shè)計(jì)人員的意圖。至少所有的第三方知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP就應(yīng)該內(nèi)建接口上和用途方面的斷言。

目前，人們對(duì)斷言的主要興趣是如何進(jìn)行模擬斷言，但這并非斷言的所有功能。斷言的基礎(chǔ)是一些名為屬性的更為基礎(chǔ)的東西。屬性 可以用于斷言、功能覆蓋標(biāo)準(zhǔn)、形式檢查器以及用于偽隨機(jī)刺激生成的約束生成器。屬性既可為模擬器也可為形式分析工具所用，它能夠?qū)㈧o態(tài)和動(dòng)態(tài)驗(yàn)證技術(shù)融入 一種方法中。隨著這一領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)的來臨，在今后數(shù)年中，運(yùn)用屬性的工具預(yù)計(jì)將會(huì)迅速增長(zhǎng)。

本文小結(jié)

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要運(yùn)用那些能夠在設(shè)計(jì)復(fù)雜性和多層次抽象之間擴(kuò)展的工具改進(jìn)現(xiàn)有方法?？蓴U(kuò)展解決方案能夠幫助工程師開展他們目前能夠開展的工作，而且在相同時(shí)間范圍內(nèi)只會(huì)變得更好、更快且效率更高。它使得驗(yàn)證工具對(duì)用戶更為友好，并能夠在設(shè)計(jì)過程中推入更多測(cè)試向量。[!--empirenews.page--]

任何有效的系統(tǒng)驗(yàn)證策略都必須提出這樣的前提條件，即系統(tǒng)實(shí)際上指的是整套系統(tǒng)，它包含的遠(yuǎn)非數(shù)字邏輯那么局限。換而言之， 一套有意義的解決方案必須能夠解決數(shù)模信號(hào)混合問題，必須能夠提供為軟件、RTOS的驗(yàn)證運(yùn)行所必須依賴的環(huán)境，并將其聯(lián)系在一套統(tǒng)一的解決方案之中。

新的測(cè)試平臺(tái)組件正在進(jìn)入今天的驗(yàn)證方法之中，斷言的使用可能對(duì)質(zhì)量和速度產(chǎn)生戲劇性的影響，因?yàn)轵?yàn)證工作可以利用斷言來 開展。此外，某些更新的測(cè)試平臺(tái)組件正在出現(xiàn)。所有這些新的組件都將受到屬性的驅(qū)動(dòng)，既而操控和利用屬性。這是未來的發(fā)展方向，現(xiàn)在開始已經(jīng)變得異常光 明。這種自動(dòng)化、基于屬性的驗(yàn)證方法將推動(dòng)驗(yàn)證性能的提高，這也是縮短驗(yàn)證鴻溝的必要條件。這事實(shí)上相當(dāng)于10年之前設(shè)計(jì)路徑曾經(jīng)享受過的綜合的好處。驗(yàn) 證綜合還在發(fā)展之中，并將從根本上改變探討和處理驗(yàn)證問題的方式。