验证技术的发展
       在目前的集成电路设计中，芯片的规模和复杂程度正呈指数增加，为保证所设计芯片功能的正确性，需要花费比以往更多的时间和人力，困难度大幅增加。而且，目前的功能验证能力已经远远落后于设计能力，功能验证正成为大规模芯片设计的瓶颈。

       设计人员通常需要花费50%~70%的时间去验证他们的设计。虽然有形式验证等多种验证方法可供选择，但是设计者还是偏好基于仿真的验证，本文中的验证主要是指仿真。为了降低验证的工作量和提高验证的效率，越来越多的设计人员采用高级验证语言(HLV)来进行芯片验证。

图1 验证自动化系统

       验证技术的发展主要经历了以下几个阶段：
1． 基于HDL语言的验证
       用HDL语言来建立测试平台和编写测试向量，将激励输入给设计CONTROL ENGINEERING China版权所有，然后检查设计的输出。这种方法的缺点是测试平台和测试向量的建

2． 面向对象的验证
       由于采用HDL语言进行验证的局限性www.cechina.cn，设计人员可以使用面向对象的高级语言(如C++、Python)来建立验证环境和编写激励。这种验证方法可以使设计人员从比较抽象的设计高层，对设计的输入和输出进行建模，然后通过验证环境与仿真器的通信接口，将抽象的数据模型转换成比特形式的数据。这种验证方法大大降低了编写激励的工作量，但是验证环境的建立相对复杂，比如验证环境与仿真器的通信接口等。

3． 随机产生激励
       由于测试激励编写的工作量非常大，所以设计人员逐步采用随机产生测试向量的方法，以减轻编写激励的工作量，并提高验证的覆盖率。但是它的缺点在于，由于激励是随机产生的，所以给验证结果的检查带来了一定难度www.cechina.cn，并且设计者不能根据要验证的设计属性来产生所需的激励，即不能根据约束来产生激励。

4． 验证平台工具
       由于验证环境的建立过于复杂，因此出现了验证平台工具控制工程网版权所有，通过这种工具可以大大减少建立验证环境的工作量。但是这类验证工具不能使验证人员通过设计的抽象层来编写激励，而且不能实现设计时序行为的检查。

图2  Specman 与仿真器的交互

　　
验证自动化系统
       由于上述验证方法都或多或少具有局限性，所以需要一种完善的验证系统。根据上节所述，一种完善的验证自动化系统需要具备以下几个功能：首先它能够定义验证计划；然后能够提供接口，用高级语言从抽象的层次产生基于约束的激励；并且能方便高效地建立验证环境；最后能够完成设计时序行为的验证和基于断言的功能覆盖率的验证。

       e语言是一种功能强大的验证语言，它可以很好地实现一个验证自动化系统，如图1所示。在这个验证系统中，首先可以根据验证者的需要，用e语言来制定一些约束，根据这些约束来产生验证需要的激励。由于e可以很好地与Verilog和VHDL仿真器通信，因此可以将这些用e语言抽象描述的数据转换成比特形式，然后加载给设计；再通过和仿真器的通信，对系统进行功能仿真，并将设计的输出收集起来，这时可以将比特形式的数据转换回e语言的抽象描述，以便于对设计行为与预期结果进行检查。

       除此之外，e语言还可以实现设计时序行为的检查。如果一个中断必须在请求后的5个周期后发出，可以通过e语言来描述这个设计属性，通过仿真来检查其是否满足。最后，e语言还可以用来进行基于断言的功能覆盖率验证。

图3 基于e语言的验证环境

基于e语言的验证环境与仿真器的交互

        在具体介绍基于e语言的验证环境之前，先介绍一下基于e语言的验证环境与仿真器的通信机理。目前www.cechina.cn，Cadence公司的工具Specman Elite支持用e语言来建立验证自动化系统，Specman Elite提供可配置、可再使用和可扩展的验证组件，这些组件被称为eVC。eVC采用高级验证语言e编写，能够产生足够多的测试激励讯号，并能对设计行为与预期结果进行检查确认。eVC可以极大地缩短验证时间，提高