摘  要： 討論了分配問題匈牙利法在網(wǎng)絡芯片功能驗證中的應用，在建立了網(wǎng)絡芯片模型的基礎上提出驗證需求，針對網(wǎng)絡芯片驗證的實際問題對匈牙利法進行了擴展和改進，提出了適應于分級流水芯片提高其功能驗證效率的有效方式，改進后的匈牙利法具有更好的適用性。芯片驗證結(jié)果證明了其可行性及其優(yōu)越性。
關鍵詞： 包交換；功能驗證；匈牙利法；覆蓋率

    包交換又稱分組交換，是一種傳送數(shù)據(jù)的方法，將用戶傳送的數(shù)據(jù)包劃分成一定長度的單元，每個單元稱為一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據(jù)每個分組的地址標志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。包交換處理分組的一般過程是：將收到的數(shù)據(jù)包先放入緩存，再查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)，然后由交換機構(gòu)將該數(shù)據(jù)包傳遞給適當?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去[1]。由于包交換功能復雜，其硬件設計達到百萬門級，而驗證百萬門的設計是一件非常難的事情。目前進行功能驗證有效的策略主要有兩種[2]：一種是傳統(tǒng)的功能驗證方法，包括模擬驗證、形式驗證、基于斷言的驗證三種方法，其特點是基于特定測試向量的針對特定功能的定向功能驗證；另一種是基于偽隨機向量的針對覆蓋率的隨機功能驗證。當然兩種驗證方法又有交叉。但針對一般的設計，其驗證策略通常先進行定向功能驗證，保證設計滿足設計規(guī)范的功能要求，但其很難避免設計之外的缺陷及錯誤，也很難滿足代碼覆蓋率的要求，所以需要進一步用隨機測試向量進行隨機驗證[3]。但無論哪種策略在進行驗證時，在頂層testbench加載激勵時，不同的數(shù)據(jù)必然有自己特定的數(shù)據(jù)通道，但不同的數(shù)據(jù)通道在進行功能驗證時，其效率是不同的，因而有必要從數(shù)據(jù)通道方面針對驗證進行研究，以提高功能驗證效率。
    本文首先根據(jù)以上包交換工作過程構(gòu)造定向功能驗證模型，根據(jù)驗證需求提出如何在滿足需求的基礎上高效地進行定向功能驗證，并對結(jié)果進行分析。
1 模型概述
    本文將整個包交換系統(tǒng)劃分成三個部分，分別是輸入緩存管理、查找管理和輸出管理。模塊之間數(shù)據(jù)通道采用分級流水管理的方式，假定輸入緩存管理模塊分為兩個獨立的功能模塊，以分別處理不同類型的輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理完成后存入緩存，查找管理模塊從緩存中讀出數(shù)據(jù)包頭信息進行分類管理，假定其同樣有兩個獨立的功能模塊。輸出管理模塊從查找模塊讀出包頭信息，再從緩存模塊讀出輸出的數(shù)據(jù)包信息，并將此數(shù)據(jù)包信息轉(zhuǎn)發(fā)出去，在此假定模塊也有兩個獨立的功能模塊，此時建立系統(tǒng)模型輸出管理如圖1所示。

    以上式（1）～式（3）為適用標準型用匈牙利法求解過程，但此處又有不同于匈牙利法的地方，有如下兩點：
    (1)求解過程遵照匈牙利法則，匈牙利法中未出現(xiàn)對無窮大數(shù)據(jù)的處理，而本例中效率系數(shù)出現(xiàn)無窮大數(shù)據(jù)。針對無窮大數(shù)據(jù)，其處理方式為其減去任何一個有限的數(shù)據(jù)保持不變?nèi)詾闊o窮大數(shù)據(jù)。
    (2)對于虛構(gòu)的行或列在適用法則時不用減去本身，因為減去自身則成為0，這樣就會出錯。如以上式（2）在進行行減，即將系數(shù)矩陣C的各行元素依次減去所在行的最小元素時，不適用于最后兩行。如果適用則進行列減，即將系數(shù)矩陣C的各列元素依次減去所在列的最小元素時，不能得出有效的0元素，因為最后兩行虛構(gòu)行所有元素為0元素。
    由式（3）可以看出此式中有效行中獨立零元素的個數(shù)不等于矩陣的行數(shù)，不滿足定理2，而式（3）此時也不適用于匈牙利法的計算步驟，針對此情況解決方案如下：
    (1)對本文中構(gòu)造的矩陣獨立零元個數(shù)只需等于虛構(gòu)前行、列中的小者即可得到一個最優(yōu)方案；
    (2)用圈0法找C′中獨立的零元素；
    (3)找C′中含未加標記的零元素個數(shù)最少的行(列)，從該行（列）中選效率系數(shù)最小的一個零元素加圈；
    (4)把該圈0元素所在的行、列中的其他零元素劃去。劃去的0元素不計入式（1）統(tǒng)計每行、每列的0元素；
    (5)反復執(zhí)行式（1）～式（2）直到所有行、列的零元素全部被加了標志；
    (6)去掉虛構(gòu)的行或列，此時便得到最優(yōu)解決方案。
    具體如下所示：

4 結(jié)果分析
    以上從系統(tǒng)的角度分析和提出如何最優(yōu)地針對分級流水單一模塊功能的驗證方法，如果不進行最優(yōu)化估算則會浪費大量資源進行無用的重復工作。以下將從驗證效率、驗證效果兩個方面對比隨機分配的驗證和最優(yōu)的驗證效率之間的差別。驗證效果主要從功能覆蓋率和代碼覆蓋率兩個方面進行說明。因為本文針對功能驗證因而首先保證功能覆蓋率，其次代碼覆蓋率主要包括以下五個方面：
    (1)語句覆蓋率：指驗證程序能覆蓋代碼的行數(shù)與代碼的全部行數(shù)之比。
    (2)路徑覆蓋率：指驗證程序通過的if…else或case結(jié)構(gòu)的可能路徑與設計中所有可能路徑之比。
    (3)表達式覆蓋率：執(zhí)行過的if…else分支或case分支與其所有分支之比。
    (4)觸發(fā)覆蓋率：分析敏感變量中的信號是否唯一觸發(fā)一個過程。

參考文獻
[1] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡（第4版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003：2-8.
[2] 杜慧敏，李宥謀，趙全良.基于Verilog的FPGA設計基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006：134-136.
[3] 任宇，王以伍.VLSI設計中一種新型的功能驗證方法[J]. 微計算機信息，2006，12(2)：285-287.
[4] 馮曉慧，劉三陽.工程設計中的最優(yōu)化計算方法[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006：219-222.
[5] 張良，陳全潤，張明暉.等.“一人多事”的分派問題[R].山東：教育部精品課山東大學運籌，2002：8-9.