지노랩 /JinoLab

1. 현대 전자 설계의 복잡성 증가전자 설계의 복잡성은 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 테스트벤치를 생성하는 과정에서도 보다 체계적이고 자동화된 접근 방식이 필요하다.현대의 전자 시스템은 사양 정의, RTL(Register Transfer Level) 코딩, 게이트 합성, 칩 제작, 그리고 최종적으로 사용자의 손에 도달하는 여러 단계의 복잡한 프로세스를 거쳐야 한다.따라서, 각 단계에서 발생할 수 있는 오류를 사전에 탐지하고 해결하는 것이 중요하다.2. 오류 수정 비용 증가설계 과정에서 발생하는 버그를 수정하는 비용은 프로젝트가 진행됨에 따라 기하급수적으로 증가한다.일반적으로, 사양 단계에서 RTL 코딩, 게이트 합성, 칩 제작, 사용자 배포 단계로 이동할수록 오류 수정 비용이 10배 이상 증가한..

테스트벤치 성능은 검증 과정에서 중요한 요소이다. 처음으로 이 방법론을 접하는 사람들은 **제약된 무작위 테스트(constrained-random testing)**와 지시형 테스트(directed testing) 간의 차이에 대해 의문을 가질 수 있다.특히, 일반적으로 제기되는 가장 큰 문제는 테스트 실행 속도이다.1.16.1 지시형 테스트와 제약된 무작위 테스트의 실행 속도 차이지시형 테스트(directed test)는 실행 속도가 매우 빠르다. 대부분의 경우 1초 이내에 시뮬레이션이 완료된다.반면, 제약된 무작위 테스트(constrained-random test)는 특정 상태 공간을 무작위로 탐색하며, 이 과정이 몇 분에서 몇 시간까지 걸릴 수 있다.이러한 차이 때문에 지시형 테스트가 더 효율적이라..

복잡한 기능을 가진 하드웨어 장치를 검증하려면 수백 개의 개별적인 테스트를 작성해야 한다. 각각의 기능을 확인하기 위해 직접 테스트를 작성하는 방식(directed test)은 시간이 많이 소요된다. 하지만, **제약된 무작위 자극(constrained-random stimulus)**을 사용하면 필요한 테스트의 개수를 줄일 수 있다.그러나 무작위 자극을 사용하더라도 실제 검증 작업의 핵심은 테스트벤치(testbench) 구축에 있다. 효과적인 테스트벤치는 여러 계층을 포함하며, 다음과 같은 주요 계층으로 구성된다.신호 계층(Signal Layer): DUT(Design Under Test)와 테스트벤치를 연결하는 기본 신호들이 포함된다.명령 계층(Command Layer): 버스 읽기/쓰기와 같은 기본..

시뮬레이션 환경을 구성하는 다양한 요소에 대해 학습한 후, 이제 이러한 요소들이 언제 실행되는지를 이해하는 것이 중요하다. 테스트벤치의 모든 코드가 올바르게 동작하도록 하려면 실행 단계를 명확히 정의하고 조정해야 한다. 시뮬레이션 환경의 주요 실행 단계는 **빌드(Build), 실행(Run), 마무리(Wrap-up)**로 나눌 수 있으며, 각 단계는 더 작은 단계들로 구성된다.1.14.1 빌드(Build) 단계빌드 단계에서는 시뮬레이션을 위한 환경을 설정한다. 주요 작업은 다음과 같다.구성 생성(Generate Configuration)DUT(Design Under Test)와 주변 환경의 설정을 무작위화하여 다양한 테스트 시나리오를 만들 수 있도록 한다.환경 구축(Build Environment)테스트..

테스트벤치는 검증 환경에서 중요한 역할을 하며, 이를 계층형 구조로 설계하는 것이 현대적인 검증 방법론의 핵심 개념이다. 계층형 테스트벤치는 처음에는 복잡해 보일 수 있으나, 코드의 기능을 작은 모듈로 나누어 관리할 수 있도록 도와주기 때문에 장기적으로 개발을 효율적으로 수행할 수 있게 해준다.1.13.1 간단한 드라이버 생성테스트벤치의 핵심 구성 요소 중 하나인 드라이버(driver)는 에이전트(agent)로부터 명령을 받아, 신호를 변환하여 설계 대상(DUT, Design Under Test)에 전달하는 역할을 한다. 또한, 필요한 경우 오류를 주입하거나 지연을 추가하는 기능도 수행할 수 있다.드라이버는 기본적으로 트랜잭터(transactor)라고도 하며, 일반적으로 반복적으로 실행되는 루프 구조를 ..

현대적인 검증 방법론에서 중요한 개념 중 하나는 계층형 테스트벤치(layered testbench)이다. 처음에는 이러한 계층화 과정이 테스트벤치를 더 복잡하게 만들 것처럼 보일 수 있지만, 실제로는 코드를 더 작은 단위로 나누어 관리할 수 있도록 도와준다. 이러한 방식은 코드의 유지보수를 용이하게 만들고, 각 계층을 독립적으로 개발할 수 있도록 해준다.단일 루틴에서 모든 종류의 자극(stimulus)을 무작위로 생성하도록 작성하는 것은 좋은 방법이 아니다. 합법적인 자극과 불법적인 자극을 모두 포함하며, 멀티 레이어 프로토콜을 사용하여 오류를 주입하는 기능까지 갖춘다면 코드가 지나치게 복잡해지고 유지보수가 어려워진다. 따라서 코드의 복잡성을 줄이고 관리가 용이하도록 계층을 나누어 설계하는 것이 바람직하..

테스트벤치는 시뮬레이션에서 **DUT(Design Under Test, 테스트 대상 설계)**를 감싸는 역할을 하며, 실제 하드웨어 테스터가 물리적인 칩과 연결되는 것과 유사한 방식으로 동작한다. 테스트벤치와 테스터 모두 **자극(stimulus)**을 제공하고 응답을 캡처하는 역할을 수행하지만, 차이점이 있다.테스트벤치는 여러 수준의 추상화에서 동작하여 트랜잭션 및 시퀀스를 생성한 후 이를 최종적으로 **비트 벡터(bit vector)**로 변환하는 반면, 테스터는 비트 수준에서만 동작한다.1.11.1 테스트벤치의 기본 구조테스트벤치는 입력을 DUT에 전달하고, DUT의 출력을 다시 받아서 검증하는 구조를 가진다. 이는 Figure 1-7에서 표현된 것처럼 **입력(input) → DUT → 출력(ou..

기능적 커버리지는 검증 과정에서 입력값이 설계의 전체 입력 공간을 충분히 탐색하고 있는지를 평가하는 방법이다. 랜덤한 테스트를 생성하면 다양한 입력 조합을 검토할 수 있지만, 모든 상태를 확인하는 데에는 많은 시간이 걸린다. 무한한 시뮬레이션 시간을 제공하더라도 도달할 수 없는 상태가 존재할 수 있다. 따라서 검증이 수행된 항목을 측정하여, 검증 계획에 포함된 모든 기능이 적절히 테스트되었는지를 확인하는 것이 중요하다.기능적 커버리지를 사용하기 위해서는 몇 가지 단계가 필요하다. 먼저, 테스트벤치에 기능적 커버리지를 측정할 수 있는 코드를 추가하여, 입력된 자극(stimulus)과 이에 대한 반응을 모니터링한다. 이후, 하나 이상의 시뮬레이션에서 수집된 데이터를 분석하여 보고서를 생성한다. 마지막으로, ..

SystemVerilog를 사용하여 설계를 검증할 때, 가장 먼저 떠오르는 것은 데이터를 랜덤화하는 것입니다. 가장 간단한 방법은 $random을 호출하여 데이터를 무작위로 생성하는 것입니다. 하지만, 이 방법은 예상할 수 있는 버그를 찾는 데에는 효과가 크지 않을 수 있습니다. 단순한 데이터 무작위화는 데이터 경로 오류나 비트 수준의 작은 오류를 발견하는 데 그칠 가능성이 큽니다. 그러나 검증의 주요 목적은 컨트롤 로직의 오류를 찾는 것입니다.따라서 검증 시에는 단순한 데이터가 아닌 설계 전체의 입력 요소를 폭넓게 고려하여 랜덤화를 수행해야 합니다. 랜덤화를 적용할 수 있는 주요 설계 입력 요소는 다음과 같습니다.디바이스 설정(Device Configuration)하드웨어의 작동 방식과 환경을 결정하는..

시뮬레이터를 사용하여 자극을 생성할 때 완전히 무작위적인 값이 아니라 일정한 제약을 만족하는 값을 생성하는 것이 중요하다. SystemVerilog 언어를 사용하면 자극의 형식을 정의할 수 있으며, 예를 들어 "주소는 32비트, 명령어(opcode)는 X, Y, Z 중 하나, 길이는 32바이트 미만"과 같은 조건을 설정할 수 있다. 시뮬레이터는 이러한 제약을 만족하는 값을 선택하게 된다. 제약 조건을 통해 의미 있는 자극을 생성하는 과정은 6장에서 다루어진다. 생성된 자극은 설계 내부로 입력되며, 동시에 고수준 모델에 전달되어 예상 출력값과 비교된다.1.8.1 제약된 랜덤 테스트의 적용 범위그림 1-4는 제약된 랜덤 테스트가 설계 공간을 얼마나 넓게 탐색하는지 보여준다. 일반적으로 무작위 테스트는 특정 ..

검증 환경을 구축할 때 다음과 같은 원칙들이 중요한 역할을 한다.제한된 랜덤 테스트(Constrained-random stimulus)기능적 커버리지(Functional coverage)트랜잭터(Transactor)를 활용한 계층형 테스트벤치(Layered testbench using transactors)공통적으로 활용할 수 있는 테스트벤치(Common testbench for all tests)테스트별로 구분된 코드(Test-specific code kept separate from testbench)각 원칙들은 개별적으로 적용되기보다는 서로 긴밀하게 연결되어 있다.랜덤 테스트는 설계를 철저히 검증하는 데 필수적인 요소이며, 디렉티드 테스트(Directed Test) 방식과 비교했을 때 예상치 못한 ..

1.6.1 직접 테스트의 개념직접 테스트(Directed Testing)는 하드웨어 설계의 정확성을 검증하는 방법 중 하나이다. 이 접근법에서는 먼저 하드웨어 사양을 분석하고, 이를 기반으로 테스트 계획을 작성한다. 이 테스트 계획에는 특정 기능을 중점적으로 검증할 수 있도록 여러 개의 테스트 목록이 포함된다.그 후, 해당 테스트 계획에 따라 테스트 벡터(Test Vector) 를 생성하여 DUT(Device Under Test, 테스트 대상 장치)에 적용한다. 그리고 그 결과를 확인하면서 로그 파일 및 웨이브폼을 분석하여 설계가 예상대로 동작하는지 평가한다. 테스트가 성공적으로 수행되면, 테스트 계획에서 해당 기능을 체크하고 다음 단계로 넘어간다.1.6.2 직접 테스트의 장점이 방법은 점진적으로 테스트..

1.5.1 테스트벤치의 목적테스트벤치(Testbench)는 DUT (Design Under Test), 즉 검증 대상이 되는 설계가 올바르게 동작하는지 확인하기 위해 사용된다.테스트벤치는 하드웨어 설계가 설정된 요구사항을 만족하는지 검증하는 역할을 하며, 다음과 같은 단계를 거쳐 이를 수행한다.1.5.2 테스트벤치 수행 단계자극 생성 (Generate stimulus)하드웨어의 동작을 시험하기 위해 테스트 입력 데이터를 생성한다.예를 들어, 프로세서 설계를 검증할 때 명령어 시퀀스를 만들거나, 네트워크 장치를 검증할 때 패킷 데이터를 생성하는 과정이다.입력 데이터는 **고정값(Fixed values)**일 수도 있고, 제약 랜덤(Constrained-random) 방법을 이용하여 생성될 수도 있다.DUT..

VMM은 Janick Bergeron과 Qualis Design의 여러 엔지니어들이 개발한 검증 방법론으로, 업계 표준을 기반으로 실무 경험을 반영하여 개선된 검증 기법을 제공한다.처음에는 OpenVera 언어를 위한 검증 방법론으로 개발되었으나, 2005년 이후 SystemVerilog로 확장되면서 널리 사용되었다.VMM과 그 전신인 Reference Verification Methodology for Vera는 네트워크 장치에서 프로세서에 이르기까지 다양한 하드웨어 설계를 성공적으로 검증하는 데 활용되었다.이 책은 VMM이 제공하는 많은 개념을 기반으로 하며, VMM의 핵심적인 원칙을 포함하고 있다.1.4.1 VMM을 직접 다루지 않는 이유이 책은 VMM을 직접 가르치지는 않는다. 그 이유는 다음과 ..

검증 계획은 하드웨어 사양과 밀접하게 연결된 문서로, 어떤 기능을 테스트해야 하는지와 사용될 검증 기법을 설명하는 내용을 포함한다. 이 계획은 설계된 하드웨어가 예상대로 동작하는지를 확인하기 위해 필요한 검증 절차를 체계적으로 정의하는 역할을 한다.1.3.1 검증 계획의 주요 내용검증 계획에는 다음과 같은 내용이 포함된다.테스트할 기능의 명확한 정의하드웨어의 모든 기능이 올바르게 동작하는지를 확인하기 위해, 어떤 기능을 검증해야 하는지 구체적으로 정의해야 한다.예를 들어, 특정 프로세서의 산술 연산이 정확한지, 메모리 인터페이스가 정상적으로 동작하는지 등을 포함할 수 있다.검증 기법 및 접근 방식검증에 사용할 다양한 기법과 방법론이 포함된다. 대표적인 검증 방법은 다음과 같다.지정된(directed) 또..

1.2.1 검증의 목표검증의 목표를 단순히 "버그를 찾는 것"이라고 생각할 수도 있지만, 이는 부분적으로만 맞는 이야기이다. 하드웨어 설계의 주요 목표는 DVD 플레이어, 네트워크 라우터, 레이더 신호 프로세서와 같은 특정 기능을 수행하는 장치를 만드는 것이다. 이는 설계 사양을 기반으로 이루어진다. 검증 엔지니어의 역할은 장치가 해당 작업을 성공적으로 수행할 수 있는지 확인하는 것이다. 즉, 설계가 사양을 정확하게 반영하는지 검증하는 것이다.버그는 설계와 기대하는 동작 간의 불일치로 인해 발생한다. 하지만, 장치가 원래 의도된 목적이 아닌 환경에서 어떻게 동작하는지는 검증 엔지니어의 책임이 아니다. 다만, 이러한 한계를 알고 있는 것이 중요하다.1.2.2 검증 과정검증 과정은 설계 과정과 병행하여 이루..

이 장에서는 **SystemVerilog 검증(Verification)**을 시작하기 전에 필요한 개념과 기본 원칙을 설명한다.1.1.1 검증을 위한 사고방식집을 짓는다고 가정해 보자. 집을 지을 때 창문과 문을 먼저 선택하거나, 벽지 색상이나 욕실 비품을 고르는 것으로 시작하는 것이 아니다. 먼저 집의 용도와 예산을 고려한 기본적인 구조를 결정해야 한다.마찬가지로, 검증 환경을 구축할 때도 사전에 고려해야 할 질문들이 있다.설계가 어떤 방식으로 사용될 것인가?어떤 기능이 가장 중요한가?주어진 예산(리소스) 안에서 최적의 검증 환경을 어떻게 구성할 것인가?이와 같은 질문에 대한 답을 먼저 정한 후에야, 세부적인 테스트 방법을 선택할 수 있다.1.1.2 검증 환경의 구조SystemVerilog 기반의 검증..