[发明专利]基于HLS的四级流水线处理器设计及验证方法、系统及设备

权利要求书

1.一种基于HLS的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对预期的功能点和测试点进行分析，通过高层次语言构建基于RISCV指令集的四级流水线处理器模型；

S2、采用HLS工具将所述四级流水线处理器模型转为基于RTL的四级流水线处理器模型；

S3、将所述基于RTL的四级流水线处理器模型执行测试指令，通过UVM验证平台进行验证；

当UVM验证平台输出错误结果时，对通过高层次语言构建的四级流水线处理器模型进行逐层分析及修正后，跳转执行S2步骤；否则完成四级流水线处理器设计及验证。

2.根据权利要求1所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述基于RISCV指令集的四级流水线处理器模型中包括四级流水操作，其中：

第一级流水操作：从存储器中读取指令或从接口读取指令；所述存储器中存储有需要执行的指令；

第二级流水操作：对读取的指令进行译码；

第三级流水操作：根据经过译码的指令的具体操作类型，将译码后的指令分配到不同的运算单元执行；

第四级流水操作：将经过运算单元执行的执行结果或者访问存储器读取的数据返回寄存器，或者通过接口发送；并跳转第一级流水操作。

3.根据权利要求2所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述第一级流水操作中，还包括以下步骤：获取所读取的指令的PC值，当所述PC值在预设的读取范围内时，则从指令存储器中取出指令，否则从输入接口读取指令；所述PC值及读取的指令发送至所述第二级流水操作中进行译码。

4.根据权利要求3所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述第二级流水操作中，对读取的指令进行译码的步骤包括：

将读取的指令中的前七位赋值给opcode值，用于判断所执行的指令的操作类型；

对读取的指令进行翻译，生成立即数、操作数和寄存器索引。

5.根据权利要求4所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述第三级流水操作中，根据所述第二级流水操作中译码得到的opcode值的判断，将译码后的指令分配到相应的运算单元执行；当指令为分支跳转指令，则根据相应的操作数计算跳转的地址；当指令为访存指令，则根据计算得到的地址访问相应的数据存储器，进行数据的存储或读取。

6.根据权利要求5所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述第四级流水操作中，还包括以下步骤：当指令为分支跳转指令，则计算下一个指令的PC值，并跳转第一级流水操作。

7.根据权利要求1～6任一项所述的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，所述S3步骤中，采用UVM验证平台对经过HLS工具处理的四级流水线处理器模型进行验证时，通过对比运算结果和收集覆盖率的形式判断所述四级流水线处理器模型功能的正确性，以及衡量指令验证的完备性。

8.一种基于HLS的四级流水线处理器设计及验证系统，应用权利要求1～7任一项所述的基于HLS的四级流水线处理器设计及验证方法，其特征在于，包括：

四级流水线处理器设计单元，用于对预期的功能点和测试点进行分析并设计四级流水线处理器模型；

构建单元，用于将所述四级流水线处理器模型通过高层次语言进行构建；

HLS工具，用于将所述四级流水线处理器模型转换为通过RTL代码表示的四级流水线处理器模型；

UVM验证单元，用于验证所述四级流水线处理器模型的功能正确性以及衡量指令验证的完备性。