一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，包括以下步骤：步骤1：使用SystemRDL语言描述硬件设备的规约；步骤2：将硬件设备规约转化为一个可执行的FDM模型；步骤3：通过运行硬件设备的虚拟原型来记录抓取到设备运行的trace序列；步骤4：将FDM模型和trace序列作为输入，利用符号执行引擎对虚拟原型进行错误检测。本发明专利技术基于硬件设备的SystemRDL规约，通过自动转换工具可以得到对应硬件设备的FDM模型并以此为参照来检测硬件设备虚拟原型中可能存在的错误，从而能够在早期系统设计的时候及时发现错误。

【技术实现步骤摘要】
一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法
本专利技术属于计算机
，涉及硬件设备规约转换技术、虚拟原型状态抓取技术及符号执行技术，尤其涉及到了对硬件设备规约的建立，并将不可执行的设备规约转换为可执行的设备模型，并作为硬件设备的高阶参照标准，实现了以此为参照来检测设备虚拟原型中可能存在的错误。
技术介绍
规约（Specification）是指针对设计或协议所应该遵循的一组约束。它是作为后期实施行为的参照标准。硬件设备规约定义了一个设备在设计之初给定的设备应该遵循的约束并以此为参照。目前工业界广泛采用SystemRDL语言来描述一个硬件设备的规约，并且它贯穿于该硬件设备的整个生命周期。它不仅可以作为硬件设备后期具体实现的参照标准，还可以用于在不同组织或不同硬件厂商之间共享该硬件设备IP（IntellectualProperty）。SystemRDL语言的发展增强了传统使用说明文档来描述设备规约的可读性和可操作性，近年来伴随着硬件工程师需求的提高，SystemRDL的表达能力也在不断地增强，预计近一两年内官方会发布SystemRDLv2.0版本，让工程师们可以更加高效地描述一个硬件设备的规约。然而，现阶段的SystemRDLv1.0版本尚且存在一些表达能不足的问题，难以完成对设备寄存器的行为逻辑的描述。所以，增强其表达能力已经成为一个迫切需要解决的问题。同时，使用SystemRDL描述的设备规约是不能直接执行的，需要对其加以转换才能使之成为可执行的设备模型。符号执行（SymbolicExecution）是计算机领域中一种非常重要的方法，在计算机软硬件及控制系统的测试和验证中得到了广泛的应用。对于可执行程序中的某些变量可以设置为符号化的变量，通过在符号执行引擎中使用相应的符号值代替真实值加以执行。同时在执行过程中如果遇到了分支，并且该分支的判断条件中存在符号变量，那么符号执行引擎将会对该分支创建所有可能的分支进程来分别执行不同的情况。在程序执行的最后，符号执行引擎会将执行过程中记录的各个符号变量的表达式以合取的方式传递给约束求解器并返回相应符号变量的具体值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，该方法将使用SystemRDL语言来描述硬件设备规约转换成一种可执行的FDM模型，由于使用SystemRDL语言来描述硬件设备规约是一个硬件设备的参照标准，从而可以将可执行的FDM模型视作该硬件设备的可执行参照模型，并以此来检测该硬件设备的其他具体实现（如设备的虚拟原型）是否满足了设备的规约，是否在具体实现中存在可能的错误。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，包括以下步骤：步骤1：使用SystemRDL语言描述硬件设备的规约；步骤2：将硬件设备规约转化为一个可执行的FDM模型；步骤3：通过运行硬件设备的虚拟原型来记录抓取到设备运行的trace序列；步骤4：以前两个步骤为基础，将FDM模型和trace序列作为输入，利用符号执行引擎对虚拟原型进行错误检测。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法中，所述硬件设备规约采用SystemRDL语言进行描述，所述SystemRDL语言包括：field、register、registerfile、addressmap、signal、macro和function关键组件和设备寄存器的属性；其中，所述关键组件field用于指定设备寄存器的每一位或某几位所具备的属性和名称；所述关键组件register用于描述硬件设备所具有的寄存器，同时指定相应寄存器的属性、实例名称以及地址偏移量；所述关键组件registerfile用于描述某些寄存器被划分归并为一个组；所述关键组件addressmap用于指定所述寄存器或寄存器组组合成为一个硬件设备地址空间；所述关键组件signal用于定义一条连线连接其他组件的输入或输出；所述关键组件macro用于定义在“function”组件中描述设备寄存器行为逻辑时要使用的宏，格式是macro_name=value；所述关键组件function用于定义硬件设备寄存器的行为逻辑，其格式是在该组件的主体部分按照C语言函数定义的格式进行描述。所述设备寄存器的属性用于指定设备寄存器所应具备的特性，包括读写访问权限，寄存器的位宽。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法中，使用SystemRDL语言描述的硬件设备规约是不可执行的，需将该硬件设备规约转换为可执行的FDM模型。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法中，所述抓取硬件设备虚拟原型运行时的trace序列是通过在虚拟机中运行对应硬件设备的虚拟原型并加以记录。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，将转换得到的可执行FDM模型和从虚拟原型抓取得到的trace序列作为输入，利用符号执行引擎来符号化执行FDM模型并将状态结果与虚拟原型trace序列中的相应状态做对比进行错误检测。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法中，所述可执行的FDM模型，其组成是基于C/C++格式的源代码文件集合，包含了硬件设备模型的主函数和各个接口寄存器的行为逻辑；其中：所述主函数用于控制硬件设备模型的输入输出；所述接口寄存器的行为逻辑用于描述接口寄存器在影响设备动作请求后的状态变迁。本专利技术提出的基于设备规约的虚拟原型错误检测方法中，所述抓取的虚拟原型运行时的trace序列是该硬件设备虚拟原型在运行过程中设备接口寄存器的状态变化以及相应的动作请求。本专利技术的有益效果：可以高效地将硬件工程师建立的使用SystemRDL语言描述的硬件设备规约转换为一个可执行的FDM模型，同时抓取设备虚拟原型在运行时的trace序列，以此作为输入，通过符号执行引擎来符号化执行FDM模型并将状态结果与虚拟原型trace序列中的相应状态做对比进行错误检测。这将减少硬件设备设计中的错误并极大地提高硬件设计的正确性。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术中抓取设备运行的trace序列的框架图。具体实施方式结合以下具体实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供了一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，包括以下步骤：步骤1：使用SystemRDL语言描述硬件设备的规约；步骤2：将硬件设备规约转化为一个可执行的FDM模型；步骤3：通过运行硬件设备的虚拟原型来记录抓取到设备运行的trace序列；步骤4：以前两个步骤为基础，将FDM模型和trace序列作为输入，利用符号执行引擎对虚拟原型进行错误检测。本专利技术中对SystemRDL语言的扩展内容包括：关键组件macro：扩展该关键组件是用于定义在关键组件“function”中描述设备寄存器行为逻辑时要使用的宏，格式是macro_name=value。关键组件function：扩展该关键组件是用于定义硬件设备寄存器的行为逻辑，其格式是在该组件的主体部分按照C语言函数定义的格式进行描述。关键组件macro和关键组件function的语法格式遵循SystemRDL语言中原有的关键组件（如关键组件reg）的语法格式。本专利技术中，将使用SystemRDL语言描述的硬件设备的规约转换为FDM模型，该转换方法包括以下内容：关键组件mac本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：使用SystemRDL语言描述硬件设备的规约；步骤2：将硬件设备规约转化为一个能够执行的FDM模型；步骤3：通过运行硬件设备的虚拟原型来记录抓取到设备运行的trace序列；步骤4：将FDM模型和trace序列作为输入，利用符号执行引擎对虚拟原型进行错误检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于设备规约的虚拟原型错误检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：使用SystemRDL语言描述硬件设备的规约；步骤2：将硬件设备规约转化为一个能够执行的FDM模型；步骤3：通过运行硬件设备的虚拟原型来记录抓取到设备运行的trace序列；步骤4：将FDM模型和trace序列作为输入，利用符号执行引擎对虚拟原型进行错误检测。2.如权利要求1所述的虚拟原型错误检测方法，其特征在于，所述硬件设备规约描述语言SystemRDL包括：field、register、registerfile、addressmap、signal、macro和function关键组件和设备寄存器的属性；其中，所述关键组件field用于指定设备寄存器的每一位或某几位所具备的属性和名称；所述关键组件register用于描述硬件设备所具有的寄存器，同时指定相应寄存器的属性、实例名称以及地址偏移量；所述关键组件registerfile用于描述某些寄存器被划分归并为一个组；所述关键组件addressmap用于指定所述寄存器或寄存器组组合成为一个硬件设备地址空间；所述关键组件signal用于定义一条连线连接其他组件的输入或输出；所述关键组件macro用于定义在“function”组件中描述设备寄存器行为逻辑时要使用的宏，格式是macro_...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭松，顾海峰，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31