[发明专利]调试处理器的方法

说明书

用于基于在所制成处理器上执行随机创建且随机执行的可执行程序来设计处理器的方法。通过结合高度特定的测试生成约束规则在测试所述处理器时在多个级处实现随机化，实现对微架构特征的高度聚焦的测试，同时以强调此特定特征的方式应用高度的随机排列。这允许检测和诊断所述处理器中难倒传统测试方法的错误和漏洞。一旦检测并诊断出所述错误和所述漏洞，然后就可重新设计所述处理器以便不再产生异常情况。通过消除所述处理器中的所述错误和所述漏洞，可制成具有改进的计算效率和可靠性的处理器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月10日提交的美国非临时专利申请号15/950,147的权益，所述专利申请的内容以引用方式并入本文。

背景技术

处理器的测试是耗时且昂贵的过程。处理器设计的传统测试涉及两种类型的测试：硅前验证和硅后校验。

硅前验证涉及在虚拟环境中运行处理器的模拟以检测设计中的异常情况。通常，伪随机测试生成用于按周期间隔生成事务序列，以重新创建处理器可能遇到的真实业务情况。这些伪随机测试可提供ISA(工业集架构)指令集以及处理器模式、虚拟化、特权环、系统管理和异常的随机化覆盖。然而，硅前验证工具不提供针对处理器核心的特定内部特征所必需的锐聚焦和密集排列的组合。相反，这些工具使用大量的随机周期，同时使用内部覆盖工具来告知刺激何时已经接触了大多数内部节点。该过程不仅极其缓慢，而且从根本上受到虚拟测试环境严格的计时行为的限制。

硅后检验涉及在实际应用环境中操作所制成处理器芯片，以检验在指定操作条件下的正确行为。检验的目的是确保产品在性能和功能方面提供目标水平的客户体验。发现漏洞不是其主要目标。然而，由于实际应用环境以重复且可预测的方式操作，因此检验发现漏洞的能力受到限制。诊断应用程序和随机试验程序有时被用作检验过程的一部分，但是这些具有重大的责任。诊断和试验程序的有效性受到其需要将数据完整性进行自检作为通过/失败指标的限制。这给测试如何在多处理环境中运转施加了巨大限制性的规则负担。因此，这些数据一致性和共享规则限制了对于发现设计中的功能漏洞至关重要的排列空间。

处理器设计中的漏洞和错误致使安装它们的计算机中出现不期望的行为。例如，处理器中的漏洞可能导致死锁、异常、停顿和数据完整性失效。当在利用处理器的计算机中发生死锁时，必须重新启动计算机，并且用户所有未保存的数据可能丢失。当发生由漏洞引起的异常时，它可能会导致用户应用程序立即终止或操作系统崩溃，这两种情况都可能导致数据丢失和计算机服务丢失。相似地，当发生其他由漏洞引起的异常和停顿时，计算机会变慢，因为需要另外的计算机资源来解决错误。此外，数据完整性失效可能允许将不正确的数据写入用户的文件或数据库。这可能会造成计算机的安全隐患，因为数据完整性失效可能会被用来访问计算机上的安全数据。

需要一种有效地识别驻留在所制成处理器中的漏洞的方法，所述方法并不受存在于现有技术中的限制所限。由于识别出所制成处理器中的漏洞，因此然后可改进处理器的设计以不再产生所识别的漏洞，并且因此改进在其中安装了处理器的计算机的操作。

发明内容

本发明提供了一种调试处理器的方法，所述方法包括：接收多种测试类型中的每一种的模板文件的输入；针对所述多种测试类型中的每种特定测试类型：根据所述特定测试类型的相应模板文件生成第一预定数目的随机化子测试，并且将所述第一预定数目的随机化子测试编译到所述特定测试类型的测试二进制文件中；链接所述多种测试类型中的每一种的所述测试二进制文件以形成测试库；从所述测试库中随机选择测试二进制文件的子集；根据每个测试二进制文件的控制数据结构，在所述处理器的许多物理线程上执行所选择的测试二进制文件的子集中的每一个，其中所述执行包括：从所述测试二进制文件的子集中的每个测试二进制文件中随机选择特定随机化子测试并且运行所选择的特定随机化子测试中的每一个；在所述执行中检测一个或多个错误；以及基于一个或多个所检测的错误重新设计所述处理器。

在一种示例性实施方式中，所述随机选择特定随机化子测试使用有放回的采样策略来执行。