SystemVerilog与功能验证

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出版者:机械工业出版社
作者:钟文枫
出品人:
页数:209
译者:
出版时间:2010-10
价格:36.00元
装帧:
isbn号码:9787111313731
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《System Verilog与功能验证》重点介绍硬件设计描述和验证语言System Verilog的基本语法及其在功能验证上的应用;书中以功能验证为主线,讲述基本的验证流程、高级验证技术和验证方法学,以System Verilog为基础结合石头、剪刀、布的应用实例,重点阐述了如何采用System Verilog实现随机激励生成、功能覆盖率驱动验证、断言验证等多种高级验证技术;最后,通过业界流行的开放式验证方法学OVM介绍如何在验证平台中实现可重用性。

芯片设计与验证:从理论到实践的深度探索 本书聚焦于现代集成电路(IC)设计流程中的关键环节,深入剖析了从前端设计描述到后端物理实现的全过程,并着重探讨了验证方法学的演进与实践应用。 本书旨在为电子工程、计算机科学专业的学生以及致力于数字IC设计和验证的工程师提供一套全面、系统且与行业前沿接轨的知识体系。 --- 第一部分:数字系统设计基础与硬件描述语言(HDL) 本部分将为读者构建坚实的数字电子学基础,并详细介绍用于描述和建模数字系统的核心硬件描述语言。 第一章:数字集成电路设计概述 集成电路发展简史与摩尔定律的挑战: 回顾半导体技术的发展历程,分析当前技术节点下面临的功耗、延迟和面积(PPA)的瓶颈。 现代SoC架构概览: 介绍系统级芯片(SoC)的基本构成,包括处理器核(如ARM、RISC-V)、存储器层次结构、总线互联结构(如AMBA AXI/AHB/APB)以及各类功能模块。 设计流程的抽象层次: 阐述从系统需求定义、架构设计、RTL编码、逻辑综合、静态时序分析(STA)到物理布局布线(Place & Route)的完整“设计流”(Design Flow)。 第二章:硬件描述语言精要(以VHDL为例) 本章侧重于使用VHDL语言对数字电路进行精确建模,强调行为级、寄存器传输级(RTL)和门级描述的差异与适用场景。 VHDL基础语法与数据类型: 详细讲解实体(Entity)、架构(Architecture)的定义、信号(Signal)与变量(Variable)的区分、进程(Process)的并发执行特性。 组合逻辑与时序逻辑的建模: 深入探讨如何使用`WHEN-ELSE`、`CASE`语句描述组合逻辑,以及如何利用时钟沿敏感性列表构建锁存器和触发器。 层次化设计与模块化: 讲解如何通过实例化子模块实现复杂系统的分层设计,以及端口映射与泛型(Generic)参数的使用。 高级VHDL特性: 介绍文件I/O操作、数据包(Package)的创建与使用,以及如何在仿真环境中进行测试平台的设计。 第三章:同步电路设计与约束建模 同步电路是数字设计的核心,本章关注如何正确、高效地设计遵循时钟域规则的电路。 时钟域交叉(CDC)问题分析: 阐述跨越不同时钟域的数据传输中可能出现的亚稳态现象,并详细介绍常用的同步电路结构,如握手协议(Handshaking)和异步FIFO(First-In, First-Out)。 时序约束的原理与应用: 介绍在设计阶段对时序性能进行预估和约束的重要性,理解建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的基本概念。 复位(Reset)电路的设计: 比较同步复位和异步复位的优缺点,并讨论在大型设计中如何管理复位信号的优先级和去抖动。 --- 第二部分:逻辑综合与静态时序分析(STA) 本部分将引导读者理解RTL代码如何转化为实际的门级网表,以及如何通过严格的时序分析确保电路的性能指标。 第四章:从RTL到门级网表:逻辑综合 综合流程导论: 讲解综合工具如何将高层次的HDL代码映射到目标工艺库(Standard Cell Library)中的标准单元。 设计意图与综合约束: 强调RTL代码的书写风格对综合结果的决定性影响。讨论如何通过综合设置文件(SDC的前身概念)指导工具进行优化。 常见综合问题诊断: 分析由冗余逻辑、不可综合代码(如锁存器推断)或过度复杂的逻辑引起的综合失败或性能不佳的问题。 第五章:静态时序分析(STA)基础 STA是现代数字设计的基石,本章将细致拆解时序分析的理论框架。 时序路径的定义与分解: 明确划分数据路径、时钟路径,区分启动路径和捕获路径。 时钟网络分析: 深入理解时钟延迟(Clock Latency)、时钟偏移(Clock Skew)对时序裕量(Slack)的影响。 建立时间与保持时间裕量计算: 详细推导在理想和非理想条件下,裕量(Slack)的数学公式,并解释正裕量和负裕量的含义。 跨时钟域时序分析的初步概念: 简要介绍STA工具如何处理CDC路径的基本检查。 --- 第三部分:验证方法学与测试平台构建 本部分将把焦点从设计本身转向如何系统地验证设计的功能正确性,这是确保芯片可靠性的关键步骤。 第六章:功能验证方法学概述 传统验证方法(Simulation-based Verification): 介绍基于仿真和测试向量的传统验证流程。 验证金字塔模型: 解释从低抽象层次(如系统级建模)到高抽象层次(如RTL仿真)的验证层次结构。 验证环境的需求与构建: 阐述一个健壮的验证环境需要具备哪些关键组件(激励生成器、监测器、覆盖率收集器等)。 第七章:测试平台(Testbench)的结构与实现 本章专注于构建一个模块化、可重用的仿真测试平台。 激励生成策略: 讨论如何使用随机激励(Random Stimulus)和约束随机(Constrained Randomization)来提高测试的覆盖率和有效性。 接口模型与环境搭建: 讲解如何创建DUT(Design Under Test)的接口模型(如驱动器/接收器),并利用状态机管理仿真流程。 结果检查与断言(Assertions): 介绍使用内置断言(如Concurrent Assertion)在RTL层次直接捕获错误,以及如何设计检查器(Checker)来验证输出的正确性。 第八章:覆盖率驱动验证(Coverage-Driven Verification, CDV)的理念 覆盖率的分类: 区分功能覆盖率(Functional Coverage)、代码覆盖率(Code Coverage,包括行覆盖、分支覆盖、表达式覆盖等)在验证中的作用。 覆盖率驱动的反馈循环: 阐述如何根据未达成的覆盖率目标来指导激励生成器开发更具针对性的测试用例。 --- 第四部分:低功耗设计与可测性设计(DFT) 本部分涵盖了现代芯片设计中不可或缺的两个高级主题:功耗管理和测试的实现。 第九章:低功耗设计技术(Low Power Design) 功耗分析: 区分动态功耗(开关活动引起)和静态功耗(漏电流引起)及其在SoC中的占比。 电源门控(Power Gating)与时钟门控(Clock Gating): 详细介绍这两种主要的功耗降低技术,以及在RTL设计中如何正确地插入和管理控制逻辑。 多电压域与电源管理单元(PMU): 介绍如何在一个芯片内管理不同的电压区域,以及PMU在接收外部指令后如何控制电压和时钟的开启与关闭。 第十章:可测性设计(Design for Testability, DFT) 测试的必要性与成本: 解释DFT存在的根本原因——保证制造出的芯片在出厂前能够被有效检测出制造缺陷。 扫描链(Scan Chain)技术: 详细介绍如何将寄存器转换为串入/串出(Scan-in/Scan-out)结构,实现对内部状态的直接访问。 自动测试图形生成(ATPG)的原理: 简要介绍ATPG工具如何为扫描链生成测试向量,以及测试覆盖率的评估。 本书通过这种分层递进的结构,确保读者不仅掌握了电路的描述方法,更能理解从代码到物理实现的全套工程流程,最终达到设计可靠、高性能的数字系统的目标。

作者简介

曾就职于华为技术通信公司,目前在某EDA公司亚太区客户支持部门任验证产品技术主管;入行以来,参与过TD-SCDMA基带芯片,千兆无源光网芯片,高性能CPU、网络芯片的硬件辅助验证等多个研发项目,在IC设计及验证领域积累了丰富的实践经验;帮助多家公司优化设计流程,采用高级验证技术,缩短项目的研发周期;发表有《OVM实现了可重用的验证平台》,《AMBA片上总线在SOC芯片设计中的应用》等多篇学术论文,也是《The Verification Cookbook》一书的中文版译者之一;多年来致力于行业技术和产品的应用和推广,对IC设计与验证友深刻的体会和思考.

目录信息

前言
第1章功能验证技术与方法学概要
1.1功能验证与验证平台
1.1.1专用芯片设计流程
1.1.2什么是验证
1.1.3验证平台可以做些什么
1.1.4功能验证流程
1.2验证技术和验证方法学
1.2.1黑盒、白盒与灰盒验证
1.2.2验证技术
1.2.3验证存在的挑战
1.2.4验证方法学
1.2.5断言验证
1.2.6覆盖率驱动验证
1.3硬件验证语言
1.3.1Open Vera
1.3.2e语言
1.3.3PSL
1.3.4SystemC
1.3.5SystemVerilog
.第2章数据类型与编程结构
2.1数据类型
2.1.1两态数据类型
2.1.2枚举类型和用户自定义类型
2.1.3数组与队列
2.1.4字符串
2.1.5结构体和联合体
2.1.6常量
2.1.7文本表示
2.1.8操作符和表达式
2.2过程语句
2.2.1赋值语句
2.2.2控制结构
2.3函数和任务
2.3.1函数和任务的区别
2.3.2子程序定义
2.3.3子程序参数
2.3.4子程序返回
2.3.5自动存储
2.4编程结构
2.4.1模块
2.4.2接口
2.4.3过程块和语句块
2.4.4数据对象
2.4.5程序块
2.4.6简单的验证架构
2.5数据的生命周期和作用域
2.6数据类型转换
2.6.1静态类型转换
2.6.2动态类型转换
第3章并发进程与进程同步
3.1fork…join
3.1.1三种并发方式
3.1.2进程与变量
3.1.3进程控制
3.2mailbox
3.2.1mailbox的基本操作
3.2.2参数化mailbox
3.2.3mailbox应用实例
3.3semaphore
3.3.1semaphore的基本操作
3.3.2semaphore应用实例
3.4event
3.4.1事件触发
3.4.2等待事件
3.4.3事件的触发属性
第4章面向对象编程入门
4.1过程编程语言与面向对象编程语言
4.2类
4.2.1类的基本概念
4.2.2构造函数
4.2.3静态属性与方法
4.2.4this操作符
4.2.5对象的赋值与复制
4.2.6块外声明
4.3石头、剪刀、布仲裁器实例(基于类的验证平台)
4.3.1验证环境顶层
4.3.2验证组件
第5章虚接口
5.1虚接口的基本概念及应用
5.1.1虚接口的基本概念
5.1.2虚接口的应用
5.2端口模式和时钟控制块
5.2.1端口模式
5.2.2时钟控制块
第6章随机测试
6.1激励产生
6.1.1什么是随机
6.1.2潜在问题
6.2随机生成机制
6.2.1随机系统函数
6.2.2randcase/randsequence
6.3基于对象的随机生成
6.3.1随机变量
6.3.2约束定义
6.3.3随机方法
6.3.4随机使能控制
6.3.5约束的动态修改
6.4标准随机函数
6.5随机激励的应用
第7章继承与多态
7.1继承和多态的基本概念
7.2继承与子类
7.2.1类的继承与重写
7.2.2子类对象与父类对象的赋值
7.2.3构造函数调用
7.3虚方法与多态
7.3.1虚方法
7.3.2多态
7.4虚类和参数化类
7.4.1虚类
7.4.2参数化类
7.5约束重写
7.6数据的隐藏与封装
第8章功能覆盖率
8.1覆盖率
8.1.1目标覆盖率
8.1.2代码覆盖率
8.1.3功能覆盖率
8.2SystemVerilog的功能覆盖率
8.2.1覆盖组(covergroup)
8.2.2覆盖点(coverpoint)
8.2.3交叉覆盖点(cross)
8.3覆盖率驱动的验证平台
第9章断言
9.1断言的概念及作用
9.2SVA
9.2.1SVA的语法层次结构
9.2.2SVA应用实例
9.2.3bind
第10章验证重用与验证方法学
10.1验证重用中存在的问题
10.2验证方法学OVM
10.3OVM的四大核心技术
10.3.1基于Factory的验证平台动态构建
10.3.2动态的配置机制
10.3.3测试用例在验证架构的顶层
10.3.4激励产生与验证架构分离
第11章SystemVerilog与C语言的接口
11.1什么是DPI
11.2DPI的应用
11.2.1方法的导入
11.2.2方法的导出
11.2.3DPI的数据类型映射
11.2.4DPI的具体应用
附录A覆盖率内置参数和方法列表
附录B断言重复操作符和序列操作符列表
附录CQuestaSim简要介绍
附录D常用术语中英文对照
参考文献
后记
· · · · · · (收起)

读后感

评分

对断言、随机测试、功能覆盖都有实例性的介绍,比较容易理解。建议边看书,边调试几个典型的代码,可以更好地理解一些关键的概念。书中个别例子有点问题,但仍不失为一本很好的入门教材,总体上是十分值得推荐的,非常适合有一定vlog和cpp基础的读者自学使用。!  

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钟老师写的这本《systemverilog与功能验证》,是一本适合初学者的教材。里面用一个石头、剪刀、布的例子向读者展示了面向对象的验证平台、虚接口、基于对象的随机生成、功能覆盖率以及断言。 我还看过《高级验证方法学》、《systemverilog验证方法学》,网上也有一些书的电子...  

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对断言、随机测试、功能覆盖都有实例性的介绍,比较容易理解。建议边看书,边调试几个典型的代码,可以更好地理解一些关键的概念。书中个别例子有点问题,但仍不失为一本很好的入门教材,总体上是十分值得推荐的,非常适合有一定vlog和cpp基础的读者自学使用。!  

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作为IEEE的标准,SystemVerilog 为设计和验证提供了一个统一的平台。本书从SystemVerilog的语法介绍开始,结合验证方法学的理论,提供了丰富的实例和可借鉴的方法,为读者特别是IC验证工程师开阔了视野,提供了宝贵的实践经验,是一本非常实用的参考手册。 ...

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昨天浏览了一下全书,猜作者先在mentor工作,搜索了一下果然,呵呵。 其实能系统的出书已经很不容易了,一些内容有着作者的思考,当然一些引文没有注明引用。 总的来说,挺适合偷懒不想看英文的兄弟做入门之用。  

用户评价

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作为一名在数字IC设计领域摸爬滚打多年的工程师,我一直对功能验证这个环节充满了敬畏与好奇。选择《SystemVerilog与功能验证》这本书,起初是抱着学习SystemVerilog语言本身的目的,但随着阅读的深入,我被书中构建的验证体系所深深吸引。它不仅仅是一本语言教程,更是一套系统化的思维方式的引导。作者从最基础的SystemVerilog语法出发,循序渐进地讲解了面向对象编程、接口、覆盖率、约束随机等核心概念,并巧妙地将其融入到实际的验证场景中。我尤其喜欢书中对测试平台(Testbench)架构设计的讲解,它提出了模块化、可重用性的设计原则,并提供了多种实用的设计模式。例如,在讲解序列器(Sequencer)和驱动器(Driver)交互时,作者通过一个具体的例子,生动地展示了如何通过接口(Interface)实现数据的高效传递和同步,以及如何通过事件(Event)和信号量(Semaphore)来管理并发进程。这种详细且贴近实际的讲解,让我受益匪浅。

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作为一名资深验证工程师,我一直在寻找能够帮助我提升验证效率和覆盖率的书籍。《SystemVerilog与功能验证》这本书的出现,绝对是我的福音。作者在书中提出的“分层验证方法”(Hierarchical Verification Methodology)和“验证IP”(Verification IP)的概念,与我一直以来追求的目标不谋而合。书中对如何构建一个通用的、可复用的验证IP进行了详细的阐述,包括其接口定义、激励生成、数据解析和覆盖率收集等方面。我特别喜欢书中关于“参数化”(Parameterization)和“配置”(Configuration)的讲解,这使得验证IP能够灵活地适应不同的被测设计(DUT),极大地提高了验证的效率。此外,书中对“验证管理”(Verification Management)的讨论,也让我对如何组织和管理大型验证项目有了更深的认识。

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在我的职业生涯中,功能验证一直是让我感到有些棘手的部分。虽然我对硬件描述语言(HDL)比较熟悉,但真正构建一个健壮、高效的验证环境,并能达到高覆盖率,总觉得力不从心。自从读了《SystemVerilog与功能验证》这本书,我的看法发生了根本性的改变。作者在书中花了大量的篇幅讲解如何设计一个可扩展、易维护的验证平台,特别是关于“场景驱动”(Scenario-driven)和“约束随机”(Constrained Random)的验证方法。书中通过大量实际的代码示例,清晰地展示了如何利用SystemVerilog的类(Class)和继承(Inheritance)来构建可复用的验证组件,比如各种类型的驱动器、监视器和检查器。让我印象深刻的是,作者在讲解约束随机时,不仅仅是给出了语法,更重要的是解释了如何根据被测设计的特性和潜在的风险点来编写有效的约束,从而生成有意义的测试向量,而不是盲目的随机。

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在工作中,我经常需要和不同的验证团队合作,也接触过不少验证相关的书籍,但《SystemVerilog与功能验证》这本书的独特性在于它强调了“工程实践”和“验证理念”的结合。作者在书中反复强调了“可测试性设计”(Design for Testability, DFT)对于验证的重要性,并讲解了如何通过SystemVerilog来实现与DFT相关的验证。例如,如何构建Scan Chain的激励,如何验证BIST(Built-In Self-Test)逻辑等。这对于我理解整个芯片的生产和测试流程非常有帮助。书中关于“软IP”(Soft IP)和“硬IP”(Hard IP)的验证策略,也让我认识到不同类型IP在验证上的侧重点有所不同。

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我是一名在校研究生,正在进行数字后端设计的相关研究。在接触到《SystemVerilog与功能验证》这本书之前,我对功能验证的概念仅限于一些零散的了解,知道它很重要,但具体如何实现,以及SystemVerilog在这其中扮演的角色,都不是很清晰。阅读这本书的过程,就像是为我打开了一扇通往现代IC设计验证世界的大门。书中对“验证环境”的构建进行了深入的剖析,从激励生成、信号驱动,到响应监测、结果比对,每一个环节都进行了详尽的阐述。作者还详细介绍了如何利用SystemVerilog的断言(Assertion)机制来捕获设计中的时序逻辑错误,这对于我理解时序分析和时序收敛等后端概念非常有帮助。此外,书中关于“事务”(Transaction)和“队列”(Queue)的应用,也让我对如何有效地组织和管理测试向量有了全新的认识。它教会我如何将复杂的验证场景抽象成一系列可管理的事务,从而提高验证的效率和覆盖率。

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我是一名经验丰富的验证架构师,一直在思考如何构建更高效、更智能的验证体系。阅读《SystemVerilog与功能验证》这本书,让我对“智能验证”有了更深刻的理解。作者在书中探讨了如何利用机器学习(Machine Learning)和人工智能(Artificial Intelligence)的思想来指导验证过程,比如如何通过分析历史验证数据来优化测试向量的生成,或者如何利用AI来自动发现潜在的设计缺陷。虽然这些内容可能还在探索阶段,但作者的思考方向和提出的方法,让我看到了功能验证未来的发展趋势。书中关于“异步设计”(Asynchronous Design)的验证方法,也让我对一些难以处理的设计类型有了新的应对思路。总而言之,这本书不仅是一本技术手册,更是一本前瞻性的思考录。

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在我看来,一本好的技术书籍,不仅仅在于内容的深度,更在于其组织结构和逻辑清晰度。《SystemVerilog与功能验证》这本书在这方面做得非常出色。作者从宏观的验证流程出发,逐步深入到微观的SystemVerilog语言特性,每一个章节的衔接都非常自然。我尤其欣赏书中对“接口”(Interface)的讲解,它不仅介绍了接口的基本用法,还深入讲解了如何利用接口来封装复杂的信号和协议,从而提高验证环境的可重用性和可读性。作者还通过大量的图示和流程图,将复杂的验证概念可视化,这对我这种视觉型学习者来说,是莫大的帮助。这本书让我在短时间内,对SystemVerilog和功能验证建立了一个完整且清晰的认知框架。

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我是一名对软件开发和硬件设计都感兴趣的工程师,一直想找到一本能将两者结合的书籍。《SystemVerilog与功能验证》这本书正好满足了我的需求。作者在书中不仅讲解了SystemVerilog的硬件描述能力,更深入地展示了它作为一种强大验证语言的特性,比如其类库(Class Library)、方法(Method)、约束(Constraint)和覆盖率(Coverage)等,这些都与软件开发中的许多概念非常相似。我特别喜欢书中关于“验证调度”(Verification Scheduling)和“仿真器接口”(Simulator Interface)的讲解,它让我了解了验证过程是如何在仿真器中进行的,以及如何通过SystemVerilog来控制仿真流程。这本书不仅教会了我如何写验证代码,更教会了我如何思考验证问题。

评分

我是一名技术爱好者,对现代电子工程和集成电路设计非常感兴趣。虽然我的背景并非科班出身,但《SystemVerilog与功能验证》这本书的讲解方式,让我能够轻松地理解其中的内容。作者以一种非常“接地气”的方式,将复杂的验证概念娓娓道来。书中关于“事件驱动”(Event-driven)仿真和“时序建模”(Timing Modeling)的解释,让我对数字电路的运行机制有了更直观的理解。我尤其欣赏作者在讲解“时序约束”(Timing Constraints)时,不仅仅是给出语法,而是深入分析了这些约束是如何影响仿真结果,以及如何与实际的硬件性能挂钩。这本书让我认识到,功能验证不仅仅是软件层面的事情,它与硬件的物理特性息息相关。

评分

我是一名初级验证工程师,刚刚踏入这个行业,对各种验证方法论和工具都感到有些迷茫。《SystemVerilog与功能验证》这本书无疑是我的“启蒙书”。作者用非常清晰易懂的语言,为我解释了功能验证的方方面面,从最基本的概念到高级的应用。书中对“检查”(Check)的讲解尤为细致,它不仅介绍了如何进行功能性的检查,还包括了对时序、功耗等方面的检查。作者还强调了“覆盖率”(Coverage)的重要性,并详细讲解了不同类型的覆盖率(如语句覆盖、分支覆盖、表达式覆盖、事务覆盖等)以及如何通过SystemVerilog的特性来收集和分析这些覆盖率。这对于我理解验证的“深度”和“广度”起到了至关重要的作用。它让我明白,验证不仅仅是找到bug,更是证明设计的正确性。

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简洁

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数据类型那边例子的定义都有错 国内的书给跪了 内容略混乱

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一般般,讲的比较乱。。。

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简洁

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一般般,讲的比较乱。。。

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