作者介绍:Babak Falsafi,瑞士洛桑联邦理工学院教授,EcoCloud创始人,ACM fellow,IEEE fellow。研究方向包括计算机体系结构、数据中心系统、云原生服务器体系结构等。

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敏捷硬件设计是一种从敏捷软件开发的原则和实践中汲取灵感的硬件系统开发方法。它强调协作、灵活性、迭代开发以及快速适应不断变化的需求。在敏捷硬件设计中,重点是在更短的开发周期内交付功能完善的硬件系统,同时保持高质量和客户满意度。

值得指出的是,敏捷硬件设计在开源硬件社区中备受关注。开源硬件开发,比如RISC-V开放指令集,正处于推动硬件民主化和推动芯片设计创新的最前沿。敏捷设计对于RISC-V社区至关重要,因为它支持快速迭代,适应不断发展的RISC-V标准和自定义扩展的添加,增强开源社区协作并缩短上市时间,助力解决与复杂架构特性相关的设计挑战。

“香山”开源高性能RISC-V处理器核是基于敏捷硬件设计的重大创新之一,已成为目前性能最高的开源RISC-V乱序处理器核。“香山”处理器核开发团队在计算机体系结构旗舰会议MICRO 2022上发表论文,介绍他们的敏捷设计方法论。该工作后续通过同行评审的方式,被评选为2022年度国际体系结构领域12项精选工作之一,并发表于IEEE Micro Top Picks专刊。

“香山”团队的关键贡献之一是将硬件验证集成到敏捷开发方法中。通过检测和纠正设计错误、验证系统级功能、优化性能和功耗,硬件验证确保芯片按照RISC-V指令集架构规范正确、可靠地运行,这对芯片设计至关重要。

近年来,芯片设计行业的发展趋势进一步强调了完备的验证对硬件设计的重要性,如摩尔定律放缓使硬件设计走向异构和多样、数字平台的安全性和完整性要求提高、开源硬件和开放硬件社区的出现等。因此,将验证整合到敏捷设计不仅对RISC-V社区很重要,对更广泛的硬件设计行业也极具吸引力。

这篇题为“敏捷开发背景下的处理器功能验证:一个流程整合案例”的论文指出,现有敏捷硬件设计方法和传统功能验证之间存在效率差异,流程协作和信息交换的脱节阻碍了验证工作流程和工具链与敏捷开发实践的无缝集成。论文提出通过流程整合来解决这一问题,并将协作任务委派和动态信息交换作为实现敏捷处理器芯片设计与验证的两大基础原则。

这篇论文进一步证明这种整合方法的有效性,以“果壳”和“香山”处理器核为例,展示了如何使用论文所提出的工具提升处理器设计与验证效率。值得一提的是,论文不仅仅提出了概念性的新想法或原型,更展示了在“香山”这样的实际项目中得到落地应用的创新工具链和开发流程,凸显这一工作在学术界和工业界的实用价值。

论文:敏捷开发背景下的处理器功能验证:一个流程整合案例

标题:Functional Verification for Agile Processor Development: A Case for Workflow Integration