面向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路设计可靠性领域，特别是涉及一种基于故障仿真和故障注入的面 向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体制造工艺的不断进步，由粒子辐射、噪声干扰等原因引起的软错误问 题日益凸显，对电路可靠性造成了越来越严重的影响。在电路设计流程各阶段引入软错误 敏感度评估，能有效提高电路可靠性指标、减少设计反复、节约开发成本。
[0003] 现有电路软错误敏感度分析方法主要面向传统VHDL/Verilog HDL电路模型与系 统设计，以部分电路节点作为故障注入点，通过仿真命令修改电路节点逻辑值实现故障注 入，并监控故障注入对系统运行结果的影响，最终基于大规模统计实验得到电路软错误敏 感度。然而，现有软错误敏感度分析方法存在一下几点不足：未全面考虑故障注入点的选 取，无法模拟绝大多数的软错误现象，从而降低了评估精度；未考虑电路面积因素对软错误 发生概率的影响，从而增大了评估结果与实际电路情况间的差异；相较于SystemC语言，传 统VHDL/Veri log HDL语言对大规模复杂系统设计的建模存在不足。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种面向SystemC电路 模型的软错误敏感度分析方法，通过对复杂电路系统的SystemC建模和仿真，对软错误故 障的分析建模，对故障注入点的全面考虑，并将故障注入电路仿真模型中，分析和记录故障 对系统运行的影响，并在此基础上进行大规模重复统计实验，从而得到电路软错误敏感度。
[0005] 为达上述及其它目的，本发明提出一种面向SystemC电路模型的软错误敏感度分 析方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一，对测试电路进行SystemC建模；
[0007] 步骤二，验证SystemC仿真模型的功能正确性；
[0008] 步骤三，选取仿真模型故障注入点；
[0009] 步骤四，在SystemC仿真模型运行过程中，对所选取的故障注入点进行随机的信 号位翻转，以模拟软错误故障，实现故障注入；
[0010] 步骤五，结合测试电路SystemC仿真模型、故障注入点的选取以及故障注入实现， 构建仿真故障测试平台；
[0011] 步骤六，基于仿真故障测试平台进行统计实验；
[0012] 步骤七，将面积因子引入软错误敏感度指标，获得电路的软错误敏感度。
[0013] 进一步地，步骤一中，根据标准SystemC语言标准与参考手册以及测试电路实现 细节对测试电路进行SystemC建模。
[0014] 进一步地，步骤二中，采用自底向上的验证策略，使用Verilog/SystemC混合仿真 的验证方法，对电路各模块逐个进行功能验证。
[0015] 进一步地，步骤二进一步包括：
[0016] 使用待验证SystemC模块替换原电路设计中对应模块，以组成混合系统；
[0017] 以原电路设计作为对照系统，使用脚本语言实现不同测试负载的自动加载与系统 运行；
[0018] 对相应测试模块的输出端口数据进行周期记录；
[0019] 使用脚本实现混合系统与对照系统运行所产生的数据记录文件的自动化比较，如 果相同则表示SystemC模块功能正确，否则需要对SystemC模型进行修改。
[0020] 进一步地，步骤三中，分析SystemC仿真模型实现细节，选择电路内部模块输出端 口信号以及模块内部所有控制、数据信号作为故障注入点。
[0021] 进一步地，步骤四中，征是，使用仿真命令法实现故障注入，使用C++语言，通过对 仿真模型内部随机信号数据位进行翻转，实现故障注入。
[0022] 进一步地，随机信号位的翻转包括单比特信号翻转以及多比特信号中某一随机位 的翻转。
[0023] 进一步地，步骤五进一步包括
[0024] 使用伪随机数生成函数产生故障注入时间与故障注入位置；
[0025] 根据故障注入时间控制仿真模型的运行、暂停与重启；
[0026] 在仿真模型暂停时，根据步骤四内容以及故障注入位置进行故障注入；
[0027] 将系统运行结果与未故障注入系统运行结果对比，输出比较结果与故障信息。
[0028] 进一步地，步骤六中，使用分层抽样策略进行统计实验，以电路模块个数作为分层 数，以10倍模块故障注入点数作为层内样子数，针对电路各模块，基于仿真故障测试平台 进行统计实验。
[0029] 进一步地，步骤七中，通过分析软件综合得到测试电路内部各模块的电路面积，从 而得到各模块所占电路总面积的比例因子Θ i;根据大规模统计实现记录数据，得到引起 仿真模型功能错误的故障注入数占模块总故障注入数的比值/#_，结合面积比例 因子与故障比值，根据软错误敏感度计算公式ES, =(ΛΤ"/Λ_")>^得到模块的软错误敏感 度。
[0030] 与现有技术相比，本发明一种面向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法， 通过对复杂电路系统的SystemC建模和仿真，对软错误故障的分析建模，对故障注入点的 全面考虑，并将故障注入电路仿真模型中，分析和记录故障对系统运行的影响，并在此基础 上进行大规模重复统计实验，从而得到电路软错误敏感度。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明一种面向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法的步骤流程 图；
[0032] 图2为本发明较佳实施例的测试电路系统结构框图；
[0033] 图3为本发明较佳实施例的SystemC/Verilog混合仿真验证平台结构框图；
[0034] 图4为本发明较佳实施例的混合验证流程图；
[0035] 图5为本发明较佳实施例的仿真故障测试平台结构框图。
【具体实施方式】
[0036] 以下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0037] 图1为本发明一种面向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法的步骤流程 图。如图1所示，本发明一种面向SystemC电路模型的软错误敏感度分析方法，包括如下步 骤：
[0038] 步骤101，测试电路SystemC建模。
[0039] 即，根据标准SystemC语言标准与参考手册以及测试电路实现细节对测试电路进 行SystemC建模。SystemC仿真模型作为本发明实现基础以及软错误敏感度评估对象。
[0040] 步骤102, SystemC仿真模型验证。采用自底向上的验证策略，在Modelsim仿真软 件中，使用SystemC/Verilog混合仿真的验证方法验证测试电路SystemC仿真模型的功能 正确性，确保仿真模型能正确运行。
[0041] 步骤102的具体方法如下：具体做法如下：
[0042] 使用待验证SystemC模块替换原电路设计中对应模块，以组成混合系统，以原电 路设计作为对照系统，使用脚本语言实现不同测试负载的自动加载与系统运行，对相应测 试模块的输出端口数据进行周期记录，使用脚本实现混合系统与对照系统运行所产生的数