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第1章　绪论1

1.1　设计验证简介1

1.2　设计验证中的关键问题4

1.2.1　量化评估4

1.2.2　激励生成5

1.2.3　形式化验证7

1.3　章节组织结构8

参考文献10

第2章　寄存器传输级行为描述抽象方法12

2.1　硬件描述语言概述12

2.1.1　硬件描述语言的产生与发展12

2.1.2　硬件描述语言的描述特点13

2.2　RTL行为描述的进程分析19

2.2.1　语法与语义限制19

2.2.2　组合进程21

2.2.3　时钟进程23

2.2.4　异步进程25

2.3　寄存器传输级行为描述抽象26

2.3.1　行为描述中的进程26

2.3.2　过程性语句26

2.3.3　语句的语义行为31

2.3.4　语句的执行条件35

2.3.5　进程的相互关系36

2.3.6　电路模型38

2.3.7　行为模拟方式40

2.4　本章总结41

参考文献42

第3章　基于可观测性的覆盖率评估方法43

3.1　设计验证中的可观测性43

3.1.1　研究设计验证中的可观测性的意义44

3.1.2　设计验证中的可观测性相关研究46

3.2　可观测性的DFUDO模型48

3.2.1　工作基础48

3.2.2　动态参数化引用-定值链49

3.2.3　HDL设计中信号可观测性的DFUDO模型53

3.3　基于DFUDO模型的语句覆盖率评估方法55

3.3.1 基于DFUDO模型的语句覆盖率（OSC）的定义55

3.3.2　覆盖率评估算法56

3.3.3　实验及分析57

3.4　基于DFUDO模型的分支覆盖率评估方法63

3.4.1　基于DFUDO模型的分支覆盖率（OBC）的定义63

3.4.2　优化的覆盖率评估算法65

3.4.3　实验及分析66

3.5　两种基于DFUDO模型的代码覆盖率评估方法的比较71

3.5.1　OSC与OBC的共性71

3.5.2　OSC与OBC的差异比较72

3.6　可观测性的COC模型74

3.6.1　增强型进程控制树与数据流向图74

3.6.2　控制-观测链76

3.6.3　基于COC模型的可观测性的定义78

3.7　基于COC模型的语句覆盖率评估方法78

3.7.1　实现框架78

3.7.2　电路的行为模拟79

3.7.3　可观测性分析过程80

3.7.4　基于COC模型的语句覆盖率的计算81

3.7.5　实验及分析82

3.8　本章总结84

参考文献86

第4章　缺项-设计错误模型88

4.1　设计错误模型介绍88

4.2　实际芯片的设计验证90

4.2.1　设计简介90

4.2.2　接口逻辑的设计验证91

4.2.3　处理器逻辑的设计验证93

4.3　缺项-设计错误模型94

4.3.1　设计错误数据的分析94

4.3.2　缺项错误模型96

4.3.3　缺项错误模型的测试方法99

4.3.4　实验及分析100

4.4　设计错误的注入104

4.4.1　软件的变异测试系统Mothra104

4.4.2　基于Mothra的硬件设计变异测试系统107

4.4.3　独立的硬件设计错误注入系统ErrorInjector108

4.5 本章总结114

参考文献115

第5章　基于错误传播概率的量化分析方法118

5.1　在量化评估方法中考虑错误效果的意义118

5.2　RTL操作的错误屏蔽概率分析119

5.2.1　一元操作的EMP分析119

5.2.2　二元操作的EMP分析123

5.2.3　常见字操作的错误屏蔽概率130

5.3　基于错误屏蔽概率的静态可观测性量化分析方法131

5.3.1　研究静态可观测性分析方法的动机131

5.3.2　HDL设计中内部信号的静态可观测性分析方法132

5.3.3　根据低观测根源选择内部观测点的方法135

5.3.4　实验及分析137

5.4　本章总结139

参考文献139

第6章　模拟验证的激励生成概述141

6.1　简介141

6.2　遗传算法用于激励生成142

6.2.1　遗传算法的起源和发展142

6.2.2　遗传算法的基本结构142

6.2.3　遗传算法的技术要点143

6.2.4　基于模拟的激励生成与遗传算法146

6.2.5　ARTIST系统147

6.3　确定性激励生成148

6.3.1　基于故障模型的测试生成148

6.3.2　基于错误模型的激励生成150

6.4　本章总结151

参考文献152

第7章　基于传输故障模型的寄存器传输级激励生成154

7.1　行为倾向驱动引擎154

7.1.1　电路行为的表征与展现154

7.1.2　函数或映射的属性155

7.1.3　抽象的行为值与RTL变量的行为160

7.1.4　行为倾向164

7.1.5　驱动引擎168

7.2　传输故障模型174

7.2.1　电路故障的层次化抽象模型175

7.2.2　传输故障的定义与组织176

7.2.3　传输故障与逻辑故障的对应关系177

7.3　无回溯激励生成及算法实现178

7.3.1　无回溯激励生成178

7.3.2　基于行为倾向驱动引擎构造无回溯测试生成算法184

7.3.3　简单实例分析188

7.3.4　算法特征小结191

7.4　实验及分析192

7.4.1　拟定的实验方案192

7.4.2　系统实现方式193

7.4.3　实验结果比较分析194

7.5　本章总结198

参考文献198

第8章　基于行为阶段聚类的寄存器传输级激励生成200

8.1　寄存器传输级行为描述与有限状态机200

8.1.1　有关RTL行为描述的若干定义200

8.1.2　有限状态机202

8.1.3　小结205

8.2　电路的行为阶段206

8.2.1　阶段变量206

8.2.2　行为阶段转换函数209

8.2.3　小结211

8.3　行为阶段的聚类212

8.3.1　对电路状态聚类的动机212

8.3.2　基于RTL行为描述的状态聚类：行为阶段聚类214

8.3.3　小结224

8.4　基于聚类的激励生成224

8.4.1　故障模型224

8.4.2　基于聚类的测试生成算法226

8.4.3 基于聚类的ATG系统ATCLUB228

8.5　实验及分析236

8.6　本章总结239

参考文献240

第9章　覆盖率驱动的寄存器传输级激励生成242

9.1　基于混合遗传算法的激励生成242

9.1.1　遗传算法的改进方法242

9.1.2　RTL模型和系统实现框架243

9.1.3　遗传算法设计245

9.1.4　实验及分析251

9.2　可观测性语句覆盖率驱动的激励生成253

9.2.1　无回溯的激励生成方案253

9.2.2 以基于可观测性的语句覆盖率为驱动的激励生成过程254

9.2.3　停止判断机制256

9.2.4　选择阈值257

9.2.5　实验及分析257

9.3　本章总结259

参考文献260

第10章　布尔函数与基于电路的布尔推理261

10.1　布尔函数261

10.1.1　布尔函数的运算261

10.1.2　硬件行为的模拟262

10.2　二叉判决图263

10.2.1　有序二叉判决图263

10.2.2　有序二叉判决图的运算265

10.2.3　有序二叉判决图的变量排序266

10.2.4　BDD在形式化验证中的应用267

10.3　布尔可满足性270

10.3.1　布尔可满足性问题270

10.3.2　布尔可满足性问题的算法272

10.3.3　SAT在基于电路的布尔推理中的应用273

10.4　静态逻辑蕴涵278

10.4.1　静态逻辑蕴涵的基本概念278

10.4.2　静态逻辑蕴涵的算法279

10.4.3　静态逻辑蕴涵的应用281

10.5　本章总结283

参考文献284

第11章　基于可满足性的增量等价性检验方法287

11.1　等价性检验介绍287

11.1.1　研究背景及意义287

11.1.2　等价性检验综述290

11.2　基于可满足性的增量等价性检验方法299

11.2.1　SAT在等价性检验中的应用300

11.2.2　基于可满足性的增量等价性检验方法301

11.2.3　实验及分析305

11.3　本章总结308

参考文献308

第12章　验证包含黑盒的电路设计的形式化方法311

12.1　集成电路设计中的黑盒问题311

12.2　验证包含黑盒的电路设计的常用方法312

12.2.1　基于BDD的方法312

12.2.2　基于SAT的方法314

12.3　结合逻辑模拟与布尔可满足性的验证方法315

12.3.1　基于量化的布尔可满足性验证方法315

12.3.2　逻辑模拟与布尔可满足性算法的结合317

12.3.3　算法的改进319

12.3.4　实验及分析320

12.4　包含黑盒的电路设计验证方法在逻辑错误诊断中的应用323

12.4.1　错误诊断方法的相关研究324

12.4.2　结合逻辑模拟与布尔可满足性的错误诊断方法331

12.4.3　实验及分析334

12.5　本章总结336

参考文献336

第13章　极小布尔不可满足问题339

13.1 引言339

13.2　识别MU式的算法340

13.3　提取MU子式的近似算法344

13.3.1　自适应核搜索算法344

13.3.2　利用蕴涵图的近似提取算法347

13.3.3　利用蕴涵图提取MU子式的算法误差模拟实验350

13.3.4　AMUSE方法351

13.4　提取MU子式的精确算法355

13.4.1　利用线性规划的提取算法355

13.4.2　遍历子句的算法及预先局部赋值优化策略358

13.4.3　实验及分析360

13.5　本章总结362

参考文献362

第14章　模型检验在电路设计验证中的应用研究364

14.1　模型检验简介364

14.1.1　有限状态转移模型364

14.1.2　时态逻辑366

14.1.3　模型检验370

14.1.4　满足时态逻辑公式状态集合的不动点表征372

14.2　符号模型检验中转移关系的分组策略373

14.2.1　布尔函数的支撑变量373

14.2.2　二叉判决图的结点与支撑向量374

14.2.3　基于支撑向量海明距离的转移关系分组策略375

14.2.4　实验及分析376

14.3　结合ATG和SAT的无界模型检验前像计算方法377

14.3.1　系统前像计算方法及动机378

14.3.2　ATG过程减少状态变量上的赋值379

14.3.3　实验及分析380

14.4　基于SAT的电路属性检验382

14.4.1 RTL设计到CNF的转化383

14.4.2　针对电路的SAT求解器优化384

14.4.3　多时帧搜索策略389

14.4.4　实验及分析390

14.5　本章总结392

参考文献392

第15章　总结与展望395

15.1　总结395

15.2　展望397

参考文献401

索引402