Assistance à l'abstraction de composants virtuels pour la vérification rapide de systèmes numériques

Assisting abstraction and verification of intellectual property (IP) components in digital systems

• Auteur / Autrice : Waseem Muhammad
• Direction : Michel Auguin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adresses Internet

Numération

Analyse des données

VHDL (langage de description de matériel informatique)

Résumé

De nos jours la conception des IP (IP: Intellectual Property) peut bénéficier de nouvelles techniques de vérification symbolique: abstraction de donnée et analyse statique formelle. Nous pensons qu'il est nécessaire de séparer clairement le Contrôle des Données avant toute vérification automatique. Nous avons proposé une définition du «contrôle» qui repose sur l'idée intuitive qu'il a un impact sur le séquencement de données. Autour de cette idée, le travail a consisté à s'appuyer sur la sémantique des opérateurs booléens et proposer une extension qui exprime cette notion de séquencement. Ceci nous a menè à la conclusion que la séparation parfaite du contrôle et des données est illusoire car les calculs dépendent trop de la représentation syntaxique. Pour atteindre notre objectif, nous nous sommes alors basés sur la connaissance fournie par le concepteur: séparation a priori des entrées contrôle et des entrées données. De cela, nous avons proposé un algorithme de «slicing» pour partitionner le modèle. Une abstraction fut alors obtenue dans le cas où le contrôle est bien indépendant des données. Pour accélérer les simulations, nous avons remplacé le traitement de données, défini au niveau bit par un modèle d'exécution fonctionnel, tout en gardant inchangé la partie contrôle. Ce modèle intègre des aspects temporels qui permet de se greffer sur des outils de model checking. Nous introduisons la notion de 'significativité' support des données intentionnelles dans les modèles IP. La significativité est utilisée pour représenter des dépendances de données booléennes en vue de vérifier formellement et statiquement les flots de données. Nous proposons plusieurs approximations qui mettent en oeuvre cette nouvelle notion.

Hardware verification has become challenging due to ever-growing complexity of today's designs. We aim at assisting verification of hardware intellectual property (IP) modules at register transfer level (RTL) by means of data abstraction and static formal analysis techniques. We believe that before applying data abstraction, it is necessary to clearly define and separate the 'Control' and 'Data processing' of modules. The consideration of control and data in hardware has previously been a subjective judgment of the designer, based on the syntax. We intuitively define the 'Control' as an entity responsible for the timings of the data operations in IP modules. The proposed definition was envisaged for separating Control and Data, independent of the subjective choice or the specific syntax. We have worked around a few semantic issues of the definition and demonstrated by reasoning, that an ideal separation of control and data is not achievable according to the proposed definition due to the syntax dependent boolean computations. We therefore, separate the Control and Data based on designer's knowledge. A control-data slicing algorithm is proposed to split the module into a 'control slice' and a 'data slice'. An abstraction is achieved in case of slicing with data-independent control. The bit accurate RTL data slice is replaced by a functional data computation model for fast simulations. The control slice being critical entity with timing information, remains intact during this process. This provides us a way of abstracting the data processing and considering only the timing information for formal verification. We have proposed the notion of 'Significance' to represent the intentional data in IP modules. Significance is used to represent boolean data dependencies in modules for formal verification of the data flows. Approximations to data dependencies in IP modules have been realized with demonstration of their correctness. The verification technique based on significance is realized which enables to formally verify properties related to the datapaths.