專利名稱：一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的rtl級(jí)驗(yàn)證方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其涉及在以太網(wǎng)交換機(jī)芯片中隊(duì)列管理器對(duì)網(wǎng)路流量管理的RTURegiSter Transfer Level，寄存器傳輸級(jí))驗(yàn)證方法。
背景技術(shù)：
在以太網(wǎng)交換機(jī)芯片中，隊(duì)列管理器是對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行流量擁塞管理的模塊。當(dāng)芯片入口方向的流量大于出口方向的流量時(shí)，這時(shí)候隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包發(fā)生擁塞而需要排隊(duì)等候出去，隊(duì)列管理器開(kāi)始發(fā)揮作用。隊(duì)列管理器模塊按功能分為進(jìn)隊(duì)列排隊(duì)，隊(duì)列調(diào)度，流量整形以及出口資源管理四個(gè)部分。
隨著以太網(wǎng)交換機(jī)芯片隊(duì)列管理器功能的不斷增強(qiáng)和擴(kuò)容，并且每一個(gè)部分都將涉及非常復(fù)雜的邏輯操作和運(yùn)算，因此RTL級(jí)仿真和驗(yàn)證工作難度越來(lái)越大，對(duì)其行為的正確性和精確度變得難以把握。并且列管理器行為的準(zhǔn)確性需要大量發(fā)包測(cè)試才能確定正確與否。
通常的做法是通過(guò)FPGA硬件仿真平臺(tái)，產(chǎn)生精確的輸入流量進(jìn)行測(cè)試。但是由于硬件仿真平臺(tái)建立時(shí)間長(zhǎng)，定位問(wèn)題和查錯(cuò)非常困難，且現(xiàn)有RTL軟件仿真方法對(duì)隊(duì)列管理器的行為存在難以準(zhǔn)確產(chǎn)生輸入流量，難以自動(dòng)并準(zhǔn)確檢測(cè)輸出流量行為，驗(yàn)證效率比較低下的弊端。因此，需要提出一種高效而準(zhǔn)確的RTL級(jí)軟件驗(yàn)證和仿真方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法及系統(tǒng)， 該方法融合現(xiàn)有硬件仿真平臺(tái)和軟件仿真平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)搭建基于芯片RTL級(jí)的仿真環(huán)境，能夠控制輸入流的數(shù)量，種類，順序以及帶寬，同時(shí)能對(duì)輸出不同流的帶寬進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并給出測(cè)試結(jié)果。在仿真過(guò)程中能實(shí)時(shí)檢測(cè)隊(duì)列調(diào)度和整形功能是否正確，以提高驗(yàn)證的效率，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)代碼缺陷，同時(shí)能覆蓋盡可能多的測(cè)試點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的 RTL級(jí)驗(yàn)證方法，包括
a.搭建基于芯片RTL級(jí)的仿真驗(yàn)證環(huán)境；
b.在仿真驗(yàn)證環(huán)境中建立測(cè)試用的測(cè)試激勵(lì)和測(cè)試檢測(cè)模型；
c.測(cè)試激勵(lì)產(chǎn)生包括不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的測(cè)試流；
d.帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器動(dòng)態(tài)調(diào)整所述測(cè)試流的帶寬；
e.測(cè)試檢測(cè)模型對(duì)調(diào)整后輸出的帶寬進(jìn)行檢測(cè)。
更進(jìn)一步地說(shuō)，所述仿真驗(yàn)證環(huán)境為用硬件語(yǔ)言搭建的仿真驗(yàn)證環(huán)境。
在所述仿真環(huán)境中通過(guò)硬件語(yǔ)言設(shè)置一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，循環(huán)計(jì)數(shù)器中的步長(zhǎng)和所述每個(gè)流中的令牌桶中的令牌值相對(duì)應(yīng)，通過(guò)配置不同的步長(zhǎng)和令牌值實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試流的帶寬的調(diào)整，且當(dāng)令牌桶里的令牌值的和大于所述數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)時(shí)，所述數(shù)據(jù)包將送出。
帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器中設(shè)置測(cè)試流的帶寬的期望值，并根據(jù)期望值對(duì)流進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正。
所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)模擬隊(duì)列管理器的功能對(duì)經(jīng)過(guò)隊(duì)列管理器調(diào)度和流量整形后輸出的帶寬進(jìn)行檢測(cè)。
所述測(cè)試檢測(cè)模型首先對(duì)所述隊(duì)列管理器按功能劃分成子模塊進(jìn)行分別檢測(cè)，然后再將子模塊整合后進(jìn)行測(cè)試。
所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)設(shè)置時(shí)間窗，對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的測(cè)試流中所有數(shù)據(jù)包長(zhǎng)取和， 然后除以時(shí)間窗得到當(dāng)前流帶寬的方式進(jìn)行當(dāng)前流帶寬的測(cè)試。
本發(fā)明還提出一種實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法的系統(tǒng)，所述驗(yàn)證系統(tǒng)包括仿真驗(yàn)證環(huán)境，測(cè)試激勵(lì)模塊，帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器和測(cè)試檢測(cè)模型，其中
所述仿真驗(yàn)證環(huán)境為用硬件語(yǔ)言建立的驗(yàn)證環(huán)境；
所述測(cè)試激勵(lì)模塊用于產(chǎn)生不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的測(cè)試流；
所述帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器用于動(dòng)態(tài)調(diào)整測(cè)試流帶寬的模塊；
所述測(cè)試檢測(cè)模型用于對(duì)調(diào)整后輸出的測(cè)試流的帶寬進(jìn)行檢測(cè)的模型。
更進(jìn)一步地，所述帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器根據(jù)與測(cè)試流對(duì)應(yīng)的令牌桶中的令牌值動(dòng)態(tài)調(diào)整測(cè)試流的帶寬，且當(dāng)令牌桶中的令牌值大于所要數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)時(shí)，由裁決器將所述數(shù)據(jù)包送出。
所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)模擬隊(duì)列管理器的功能，將隊(duì)列管理器按功能分為入隊(duì)列排隊(duì)，調(diào)度出隊(duì)列，流量整形和共享模塊的子模塊，測(cè)試檢測(cè)模塊在所述自模塊中設(shè)置復(fù)數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)共享模塊實(shí)現(xiàn)檢測(cè)點(diǎn)的共享。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明融合現(xiàn)有硬件仿真平臺(tái)和軟件仿真平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，能大大提高驗(yàn)證的效率，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)代碼缺陷，同時(shí)能覆蓋盡可能多的測(cè)試點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明測(cè)試激勵(lì)模塊對(duì)帶寬控制的示意圖2是本發(fā)明測(cè)試激勵(lì)模塊動(dòng)態(tài)調(diào)整帶寬的示意圖3是測(cè)試模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
本發(fā)明揭示的一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法，用于測(cè)試并控制以太網(wǎng)中的輸入流的數(shù)量，種類，順序以及帶寬，在測(cè)試前，首先要搭建一個(gè)基于芯片RTL 級(jí)的仿真驗(yàn)證環(huán)境，然后在該仿真驗(yàn)證環(huán)境中建立測(cè)試用的激勵(lì)和測(cè)試檢測(cè)用的模型，本實(shí)施例中的仿真驗(yàn)證環(huán)境是用硬件語(yǔ)言verilog搭建的。
測(cè)試激勵(lì)能夠產(chǎn)生不同種類的數(shù)據(jù)流，每一條流里面包含不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包， 測(cè)試激勵(lì)能夠隨意控制數(shù)據(jù)包的數(shù)量和順序，且每一條流的帶寬也能準(zhǔn)確控制。數(shù)據(jù)包的種類，長(zhǎng)度，數(shù)量和順序比較容易控制，可以通過(guò)verilog仿真器的PLI函數(shù)，用C語(yǔ)言來(lái)模擬。
而數(shù)據(jù)包中流的帶寬控制在本發(fā)明中采用了流量管理器中令牌桶的概念和統(tǒng)計(jì)學(xué)里期望值的概念。如圖1所示，根據(jù)帶寬=比特?cái)?shù)/時(shí)間，也就是單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)包的比特?cái)?shù)，用verilog實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器每增加一個(gè)步長(zhǎng)的時(shí)候都會(huì)對(duì)每個(gè)流所對(duì)應(yīng)的令牌桶里增加一個(gè)令牌，這里的步長(zhǎng)和令牌的值都是可配的。當(dāng)令牌桶里的令牌值的和大于所要數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)時(shí)，這個(gè)包就會(huì)被送出去。通過(guò)改變不同的步長(zhǎng)和令牌值，可以任意調(diào)節(jié)流的burst (突發(fā)流量)值，圖1中的令牌，令牌桶以及裁決器就構(gòu)成了所述測(cè)試流的帶寬產(chǎn)生模型。
通過(guò)上述方法產(chǎn)生不同帶寬的測(cè)試流之后，接下來(lái)則對(duì)測(cè)試流的帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，本實(shí)施例中采用統(tǒng)計(jì)學(xué)里期望值的概念，這個(gè)期望值就是想要的帶寬值，也是可以配置的。這里根據(jù)時(shí)間出來(lái)的流和期望值的差，設(shè)計(jì)了幾個(gè)level (等級(jí))，不同的level會(huì)有不同的credit (信任值)。
如果level的絕對(duì)值越大，說(shuō)明帶寬偏離期望值越大，其credit值也將越小，這個(gè)流接下來(lái)產(chǎn)生的概率也就變低，從而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)了輸出帶寬。如圖2所示的曲線為輸出流的帶寬值，IevelO是期望的帶寬，當(dāng)時(shí)間帶寬偏離的時(shí)候，就用credit的值將帶寬拽回 levelO，如果偏離越大，拽回來(lái)的強(qiáng)度也將越大。
完成對(duì)測(cè)流量的動(dòng)態(tài)調(diào)整后，接下來(lái)由測(cè)試檢測(cè)模型模擬隊(duì)列管理器的功能，快速有效地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)能正確地檢測(cè)隊(duì)列管理器調(diào)度行為和流量整形之后的輸出帶寬是否滿足要求。
檢測(cè)時(shí)，如圖3所示，首先需要對(duì)隊(duì)列管理器按功能準(zhǔn)確劃分為入隊(duì)列排隊(duì)，調(diào)度出隊(duì)列，流量整形和共享模塊四個(gè)功能塊，分別建立前三個(gè)子模型，隨時(shí)檢測(cè)各個(gè)模塊所維護(hù)的寄存器和SRAM的動(dòng)態(tài)值，一旦出現(xiàn)異常并通過(guò)PLI函數(shù)停止仿真并打印錯(cuò)誤信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。而共享模塊通過(guò)出口帶寬檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
上述檢測(cè)完成后，則將子模整合到一個(gè)總的模型當(dāng)中，檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)包是否正確。在檢測(cè)過(guò)程中，設(shè)置了復(fù)數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所有的檢測(cè)點(diǎn)都做成verilog的task(任務(wù))，能讓所有子模型共享和隨時(shí)調(diào)用，精簡(jiǎn)verilog模型代碼，提高差錯(cuò)效率。
本實(shí)施例中的測(cè)試檢測(cè)模型對(duì)帶寬的檢測(cè)是通過(guò)設(shè)置一個(gè)時(shí)間窗，對(duì)這個(gè)時(shí)間窗里的測(cè)試流中所有數(shù)據(jù)包長(zhǎng)取和，然后除以時(shí)間窗的值，就是當(dāng)前流的帶寬。對(duì)于一個(gè)流， 可以多做幾次時(shí)間窗采樣，然后取算術(shù)平均值。這里的時(shí)間窗大小也是可配置。然后設(shè)立一個(gè)期望值和誤差范圍，將時(shí)間窗采樣得到的算術(shù)平均值平均值和期望值進(jìn)行比較，再通過(guò)誤差范圍進(jìn)行校正。如果不滿足期望帶寬，就及時(shí)報(bào)錯(cuò)并打印錯(cuò)誤信息。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法，其特征在于包括a.搭建基于芯片RTL級(jí)仿真驗(yàn)證環(huán)境；b.在仿真驗(yàn)證環(huán)境中建立測(cè)試用的測(cè)試激勵(lì)和測(cè)試檢測(cè)模型；c.測(cè)試激勵(lì)產(chǎn)生包括不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的測(cè)試流；d.帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器動(dòng)態(tài)調(diào)整所述測(cè)試流的帶寬；e.測(cè)試檢測(cè)模型對(duì)調(diào)整后輸出的帶寬進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述仿真驗(yàn)證環(huán)境為用硬件語(yǔ)言搭建的仿真驗(yàn)證環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述測(cè)試流的帶寬調(diào)整是通過(guò)設(shè)置一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，循環(huán)計(jì)數(shù)器中的步長(zhǎng)和所述每個(gè)流中的令牌桶中的令牌值相對(duì)應(yīng)，通過(guò)配置不同的步長(zhǎng)和令牌值實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試流的帶寬調(diào)整，且當(dāng)令牌桶里的令牌值的和大于所述數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)時(shí)，所述數(shù)據(jù)包將送出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器中設(shè)置測(cè)試流的帶寬的期望值，并根據(jù)期望值對(duì)流進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)模擬隊(duì)列管理器的功能對(duì)經(jīng)過(guò)隊(duì)列管理器調(diào)度和流量整形后輸出的帶寬進(jìn)行檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述測(cè)試檢測(cè)模型首先對(duì)所述隊(duì)列管理器按功能劃分成子模塊進(jìn)行分別檢測(cè)，然后再將子模塊整合后進(jìn)行測(cè)試。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)設(shè)置時(shí)間窗，對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的測(cè)試流中所有數(shù)據(jù)包長(zhǎng)取和，然后除以時(shí)間窗得到當(dāng)前流帶寬的方式進(jìn)行當(dāng)前流帶寬的測(cè)試。
8.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法的系統(tǒng)， 其特征在于所述驗(yàn)證系統(tǒng)包括仿真驗(yàn)證環(huán)境，測(cè)試激勵(lì)模塊，帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器和測(cè)試檢測(cè)模型，其中所述仿真驗(yàn)證環(huán)境為用硬件語(yǔ)言建立的驗(yàn)證環(huán)境；所述測(cè)試激勵(lì)模塊用于產(chǎn)生不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的測(cè)試流；所述帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器用于動(dòng)態(tài)調(diào)整測(cè)試流帶寬的模塊；所述測(cè)試檢測(cè)模型用于對(duì)調(diào)整后輸出的測(cè)試流的帶寬進(jìn)行檢測(cè)的模型。
9.一種如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整器根據(jù)與測(cè)試流對(duì)應(yīng)的令牌桶中的令牌值動(dòng)態(tài)調(diào)整測(cè)試流的帶寬，且當(dāng)令牌桶中的令牌值大于所要數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)時(shí)，由裁決器將所述數(shù)據(jù)包送出。
10.一種如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試檢測(cè)模型通過(guò)模擬隊(duì)列管理器的功能，將隊(duì)列管理器按功能分為入隊(duì)列排隊(duì)，調(diào)度出隊(duì)列，流量整形和共享模塊的子模塊，測(cè)試檢測(cè)模塊在所述子模塊中設(shè)置多個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種以太網(wǎng)交換芯片隊(duì)列管理器的RTL級(jí)驗(yàn)證方法及系統(tǒng)，該驗(yàn)證方法融合現(xiàn)有硬件仿真平臺(tái)和軟件仿真平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)搭建仿真環(huán)境，并建立產(chǎn)生測(cè)試流的測(cè)試激勵(lì)及測(cè)試檢測(cè)模型，以控制輸入流的數(shù)量，種類，順序以及帶寬，并通過(guò)動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整器實(shí)時(shí)校正帶寬，同時(shí)測(cè)試檢測(cè)模型對(duì)輸出不同流的帶寬進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并給出測(cè)試結(jié)果，在仿真過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)隊(duì)列調(diào)度和整形功能是否正確，以提高驗(yàn)證的效率，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)代碼缺陷。
文檔編號(hào)H04L12/26GK102497295SQ20111041175
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者許俊, 鄭海東, 龔源泉 申請(qǐng)人:盛科網(wǎng)絡(luò)(蘇州)有限公司