使用云计算验证嵌入式设计

电子设计界在其设计项目中采用云计算策略的速度很慢，这主要是由于对IP安全的担忧。一种新兴的方法可以改变这种不情愿，并允许更多的设计人员利用云作为计算平台进行验证。这种方法对于利用嵌入式处理器子系统和其他来自不同来源的IP的嵌入式设计具有特别的好处。

形式化验证技术正在成为越来越多验证解决方案的基础，也是缓解云安全问题的关键。该技术能够将验证问题分解为多个抽象的数学问题，并将其传输到云中进行解决，并删除所有设计细节，从而确保设计安全性。形式验证过程通过提取要分析的特定状态并与所需属性进行比较来实现此目的。设计细节将保留并在本地重新应用于云操作的结果。此过程消除了将 IP 移出办公室的需要。

由此产生的解决方案利用一系列基于云的服务器来提供广泛的验证功能，提供易于采用和使用、按需性能权衡以及按使用付费的业务模式。这对于基于IP的嵌入式设计尤其重要，其中IP由可能不拥有正式技术所有权的第三方使用。

通过云获取验证软件

云计算验证软件使用“客户端工具”，即在本地主机上运行并充当云引擎前端的组件，从设计代码创建数学证明问题集以传输到云。客户端工具包括“linting”功能（一种在硬件描述语言 （HDL） 代码中查找设计错误的方法），并管理与云解决方案的通信。它还允许在本地主机上执行云处理结果的任何所需调试。

传统上，验证软件被授权在本地主机上运行，并且从设计输入到结果调试的整个操作都是使用单个产品完成的。对于云方案，客户端工具使用户体验相同，就好像整个产品在本地运行一样，为云使用模型提供了透明的感觉。

实际应用

转型的按使用付费业务模式、对无限数量的计算引擎的访问以及按需验证应用程序的结合提供了一些有趣的新优势。

例如，该软件非常适合希望以最小的学习曲线和设置过程在其现有的基于仿真的验证流程中添加强大的正式设计检查的新用户。

在最基本的云验证过程中，设计寄存器传输级别 （RTL） 代码由随附的 lint 功能在本地进行检查。然后，使用断言综合自动为设计的许多方面创建强大的测试。自动化测试包括一系列致命的设计错误检查、仿真和综合之间的潜在不匹配问题、寄存器和信令初始化和切换问题、代码和有限状态机 （FSM） 覆盖范围以及许多其他故障场景。通过在云中提供这种机制，新用户可以采取“尝试和观察”的态度，而无需耗时的评估过程，快速测试他们的设计，没有痛苦的学习曲线，并体验正式技术，不像更传统的方法，必须完成完整的工具许可和安装过程，通常由供应商的工程师访问现场， 通常与供应商的销售努力相结合。

高级用户也可以获得相当大的好处。形式验证本质上是一个并行的过程，数学证明问题并行运行。云解决方案提供无限数量的计算服务器，因此，可以在多个计算机之间执行验证运行，以提供最佳的并行执行。即使成本保持不变 - 在单个服务器上花费10小时的成本与在10台服务器上花费1小时的成本相同。在软件许可方法中，必须预先购买足够的许可证才能涵盖完整的并行使用，通常对可能一起运行的操作数量设置了很小的上限。因此，在大多数验证安装中，并行操作通常受到多重限制。

该解决方案还支持按需使用特定目的，例如IP集成或验证服务提供商的一种手段，这些服务提供商需要在外国环境中工作时访问这些工具。在每种情况下，都可以利用该软件，而无需最终客户预先购买它，这是在没有利用正式解决方案的第三方参与时的理想选择。

嵌入式设计的云优势

嵌入式设计有一些特定问题，可以通过基于云的基于应用程序的验证来缓解。嵌入式设计的本质是，IP将从各种来源得到利用。此 IP 将应用一系列验证指标，并可能使用复杂的接口进行互连（图 2）。

图 2：形式验证可以为利用来自不同来源的IP的嵌入式设计提供严格的集成测试环境。

正如一家领先的半导体公司在最近的设计自动化会议上所讨论的那样，形式验证可以在这种情况下发挥巨大的作用，以提供严格的集成测试环境。断言用于指定接口以及要在 IP 和平台之间传递的预期信息。鉴于知识产权的可重用性以及确保其在外国环境中正确相互联系的重要性，这种对断言的投资被认为是值得的。当然，如果这种互连是通过标准总线协议（例如ARM的AHB标准），则可以使用一组标准的协议断言来确保其有效性。以这种方式使用断言已被证明可以提高质量并减少集成时间，因为鉴于IP的可重用性，如果经过充分测试，则可以在随后进行更多投资，并且将消除重写断言的需要。

这与云有什么关系？IP 创建者可以利用正式环境中的断言来测试 IP 接口，例如，确保 IP 使用者应用的通信协议符合指定。但是，这并不意味着IP消费者可以使用正式技术。在这种情况下，消费者不太可能想要购买工具并忍受漫长的评估过程。云允许利用IP集成分析，而无需IP消费者不必要的工具所有权的费用和开销，只需按使用付费访问这些IP检查的云解决方案即可节省高达95%的成本。

当然，如果使用其他适合嵌入式设计的正式静态检查，情况也是如此。例如，协议分析、寄存器检查和其他片上系统 （SoC） 样式分析在云中可用，在设计过程中可能需要少量应用程序。这对于嵌入式设计团队来说是理想的选择，他们可能希望快速创建一个硬件平台来利用仿真器或虚拟模型，并检查它是否正确实现，而无需采用复杂的验证过程，以便他们可以继续进行软件设计。

预算范围内的验证

云解决方案最重要的优势之一是业务模型及其对工具预算和嵌入式设计器控制的影响。例如，传统的电子设计自动化（EDA）工具许可通常需要前期投资，无论是基于时间的许可证还是永久许可证。这要求购买者对工具资源需求有很好的了解，特别是很难使用任何验证解决方案进行估计，因为使用模型将取决于编码质量、复杂性和其他难以预测的因素。无论应用领域如何，这通常都是正确的，并且随着潜在的项目规模和团队结构而变得更加复杂。

在大多数验证方案中，随着更多代码的完成并签入设计数据库，工具使用量会越来越大。随着RTL编码接近完成，对形式验证软件的需求将非常广泛，有时对于通信和多媒体平台等复杂设计，需求将达到平均四到五倍，并且随着设计的合成和硅布局而下降。这种验证膨胀的程度部分取决于代码质量、实现的覆盖率和其他指标。因此，将在整个设计流程中使用一定比例的可预测许可证。在膨胀期间，将应用一些不可预测的许可证数量。

云计算解决方案支持一种组合业务模型，其中某些许可证可以预先购买，而其他许可证可以使用按使用付费方案按需应用。设计团队控制其资源需求，充分利用验证过程的可变组件所需的资源，并消除冗余许可证。该模型还允许更大的财务控制，将一些工具费用负担从资本预算转移到更合适的运营或项目资金来源。

审核编辑：郭婷