為了驗證隨機測試在SoC系統(tǒng)級進行功能驗證的有效性，在系統(tǒng)級構(gòu)建以AMBA總線為核心、以CPU為主設(shè)備、以存儲器和4×4包交換模塊為從設(shè)備的SoC功能模型，并針對4×4包交換模塊的功能進行測試。
　　系統(tǒng)級測試平臺的核心由4個發(fā)送模塊（Sender0～Sender3）、4個接收模塊（Receiver0～Receiver3）和4×4包交換模塊組成，如圖2所示。其中發(fā)送模塊用來隨機地生成數(shù)據(jù)包并將數(shù)據(jù)包送入包交換模塊；接收模塊用來從包交換芯片中讀取數(shù)據(jù)包。

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　　4×4包交換模塊主要由4個帶FIFO的輸入/輸出端口（IN0~IN3，OUT0～OUT3）和4個移位寄存器（R0~R3）組成，待交換的數(shù)據(jù)包則由16位組成，分別為4位目的端口號、4位源端口號以及8位交換數(shù)據(jù)。該包交換芯片的主要功能規(guī)范如下：
　　(1)每個端口均可以正確地發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)包。
　　(2)每個輸入端口均可以正確地將數(shù)據(jù)包發(fā)送到多個不同的端口。
　　(3)移位寄存器能夠從對應(yīng)的FIFO中正確地讀取數(shù)據(jù)包，并按R3→R2→R1→R0→R3的順序進行移位。
　　(4)每個輸出端口均可以正確地按設(shè)定的比例輸出數(shù)據(jù)包。
　　(5)輸入端口FIFO為空時，數(shù)據(jù)包可以送入該FIFO; 輸入端口FIFO為滿時，數(shù)據(jù)包不能送入該FIFO。
2 測試向量和驗證結(jié)果
　　通常，基于SCV隨機測試向量的驗證工作分為隨機驗證環(huán)境配置、基于直接隨機測試向量的驗證、基于帶權(quán)重的隨機測試向量的驗證以及基于帶約束的隨機測試向量的驗證四個階段。本文的驗證環(huán)境建立在Sun Blade 2000工作站上，通過集成SCV驗證庫以及相應(yīng)的編譯、連接和調(diào)試工具構(gòu)建而成。4×4包交換芯片系統(tǒng)級功能模型的驗證工作在各階段的時間開銷分別為30h、15h、35h和45h。
2.1 基于直接隨機測試向量的驗證
　　針對規(guī)范1～規(guī)范3的驗證，采用直接隨機測試向量的驗證方法。在描述中，包的數(shù)據(jù)部分被定義為sc_int<8>的整數(shù)類型，它的有效數(shù)值范圍是[-128，127]；包的目的端口號被定義為dest[0]～dest[3]的布爾變量類型，它的有效數(shù)值范圍是[0，15]；而包的源端口號則在實例化的過程中被分別對應(yīng)標(biāo)記為0～3。因此，采用SCV生成直接隨機測試向量用數(shù)據(jù)包的過程主要是隨機化包的目的端口號和包的交換數(shù)據(jù)，如下所示：
　　//生成包的目的端口號
　　sc_uint<4> dest;
　　scv_smart_ptrd;
　　d->keep_only(1,15);
　　d->next();
　　dest=(sc_uint<4>)*d;
　　pkt_data.dest0=dest[0];
　　pkt_data.dest1=dest[1];
　　pkt_data.dest2=dest[2];
　　pkt_data.dest3=dest[3];
　　//生成包的交換數(shù)據(jù)
　　scv_smart_ptrp;
　　p->keep_only(-128,127);
　　p->next();
　　pkt_data.data=(sc_int<8>)*p;
　　從生成的10 000個隨機數(shù)據(jù)包中任意截取10個，得到如表1所示的結(jié)果。由表1可以看出：

　　(1)包的目的端口號是隨機的數(shù)字0～3，包的數(shù)據(jù)是隨機的數(shù)據(jù)-128～+127。
　　(2)輸入模塊可以正確地將發(fā)送包送入各個輸入端口，
　　輸出模塊可以正確地從輸出端口讀出輸出包。
　　(3)發(fā)送包目的端口號的個數(shù)等于輸出包的總數(shù)。
　　以上結(jié)果表明，4×4包交換芯片系統(tǒng)級模型的每個端口均可以正確地發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)包，每個輸入端口均可以正確地將數(shù)據(jù)包傳送到多個不同的端口。
　　在某時間段內(nèi)，采集R0～R3移位前后的數(shù)值，得到如表2所示的結(jié)果。?由表2可以看出：

　　(1)若FIFO中有新的數(shù)據(jù)包，則各個寄存器能夠從對應(yīng)的FIFO中正確地讀取這些新的數(shù)據(jù)包；否則，各個寄存器將保持當(dāng)前值。
　　(2)各個寄存器接收新的數(shù)據(jù)后就進行移位，移位的順序是R3→R2→R1→R0→R3。
2.2 基于帶權(quán)重的隨機測試向量的驗證
　　針對規(guī)范4的驗證，采用帶權(quán)重的隨機測試向量的驗證方法。在測試中，端口0作為測試向量的輸入端口，端口0、1、2、3作為測試向量的輸出端口。其中，端口0、1、2、3的包輸出比例分別為70%、10%、10%和10%。因此，采用SCV生成Sender0帶權(quán)重的隨機測試向量用數(shù)據(jù)包描述為：
　　if(pkt_data.id==0)
　　{scv_bagdist;???? //定義含權(quán)重分布信息的包用于隨機化

??? 　　dist.add(1,70); ?????? //定義OUT0的輸出比例
　? 　　dist.add(2,10); ?????? //定義OUT1的輸出比例
?　?　　dist.add(4,10); ?????? //定義OUT2的輸出比例
　　　　dist.add(8,10); ?????? //定義OUT3的輸出比例
　　　　scv_smart_ptrd; ? //對帶權(quán)重的包隨機化
　　　　d->set_mode(dist);
　　　　d->next();
　　　　dest=(sc_uint<4>)*d; ? //賦數(shù)據(jù)包目的端口號
　　　　pkt_data.dest0=dest[0];
　　　　pkt_data.dest1=dest[1];
　　　　pkt_data.dest2=dest[2];
　　　　pkt_data.dest3=dest[3];
???? }
　　使Sender0生成10 000個隨機數(shù)據(jù)包，得到如表3所示的結(jié)果?？梢钥闯觯好總€輸出端口輸出數(shù)據(jù)包數(shù)目的比例與設(shè)定比例基本一致。

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2.3 基于帶約束的隨機測試向量的驗證
　　針對規(guī)范5的驗證，采用帶約束的隨機測試向量的驗證方法。在驗證中，采用的驗證策略為：當(dāng)FIFO1非空時，Sender1發(fā)送非正整數(shù)的數(shù)據(jù)包；當(dāng)FIFO1為空時，Sender1發(fā)送正整數(shù)的數(shù)據(jù)包。因此，采用SCV生成Sender1帶約束的隨機測試向量用數(shù)據(jù)包的約束定義為：
　　class fifoconstraint: public scv_constraint_base{
　　public:
??? 　　scv_smart_ptr data;
??? 　　scv_smart_ptr fifo.in1.status;
??? 　　SCV_CONSTRAINT_CTOR (fifoconstraint){
??? 　　SCV_CONSTRAINT(*data<=0&&!fifo.in1.
????????????????????????????? status);
?? 　　SCV_CONSTRAINT(*data>0&& fifo.in1.status);}
???????　 };
　　在某時間段內(nèi)，從生成的10 000個隨機數(shù)據(jù)包中，采集一部分FIFO1和各端口中的數(shù)值，得到如表4所示的結(jié)果。由表4可以看出，當(dāng)發(fā)送包的數(shù)據(jù)部分為非正整數(shù)時，F(xiàn)IFO1無交換數(shù)據(jù)輸入，輸出端也無交換數(shù)據(jù)輸出；當(dāng)發(fā)送包的數(shù)據(jù)部分為正整數(shù)時，F(xiàn)IFO1讀入交換數(shù)據(jù)，相應(yīng)輸出端也輸出交換數(shù)據(jù)。即當(dāng)FIFO1非空時，Sender1發(fā)送了非正整數(shù)的數(shù)據(jù)包，表示數(shù)據(jù)包不能送入FIFO1；當(dāng)FIFO1為空時，Sender1發(fā)送了正整數(shù)的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包可以送入FIFO1。

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