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$number{01}曙光6000集合通信芯片验证的关键技术研究2024-01-17汇报人：

目录引言曙光6000集合通信芯片概述芯片验证关键技术芯片验证实验设计与实现芯片验证结果分析与评价结论与展望

01引言

123研究背景和意义验证技术的挑战当前，集合通信芯片的验证面临诸多挑战，如验证的复杂性、验证环境的缺乏等。集合通信的重要性集合通信是并行计算中的关键技术，对于提高并行程序的性能和可扩展性具有重要作用。曙光6000的需求曙光6000作为我国自主研发的高性能计算机，其集合通信性能的提升对于提高整体计算性能具有重要意义。

国内外研究现状目前，国内外对于集合通信芯片验证的研究主要集中在模拟验证、形式化验证和基于FPGA的原型验证等方面。发展趋势随着芯片设计复杂度的不断提高，基于模拟和形式化验证的方法将逐渐无法满足需求，基于FPGA的原型验证将成为主流方法。国内外研究现状及发展趋势

研究方法研究内容研究目的研究内容、目的和方法本研究将采用基于FPGA的原型验证方法，结合模拟验证和形式化验证的优点，构建高效、可靠的验证环境，对曙光6000集合通信芯片进行全面、深入的验证。本研究将针对曙光6000集合通信芯片，开展基于FPGA的原型验证技术研究，包括验证环境的构建、验证方法的研究和验证实验的设计与实施等。通过本研究，旨在提高曙光6000集合通信芯片的性能和稳定性，同时为我国高性能计算机集合通信芯片的自主研发提供技术支撑。

02曙光6000集合通信芯片概述

曙光6000系统架构分布式内存并行计算架构曙光6000采用分布式内存并行计算架构，通过高速互联网络连接多个计算节点，实现大规模并行计算。多级互联网络系统采用多级互联网络，包括节点内、节点间及机架间等不同级别的连接，确保数据传输的高效性和可扩展性。异构计算支持曙光6000支持CPU、GPU等多种异构计算设备的集成，提供灵活的计算加速方案。

芯片支持多种集合通信原语，如广播、归约、散列等，满足并行计算中数据同步和通信的需求。集合通信功能高性能数据传输可扩展性芯片采用优化的数据传输协议和算法，实现高性能的数据传输，降低通信延迟。芯片设计具有良好的可扩展性，可适应不同规模的计算系统，满足不断增长的计算需求。030201集合通信芯片功能及特点

功能验证性能测试兼容性测试可靠性测试验证方法及流程验证芯片与不同操作系统、编程语言和并行计算框架的兼容性，确保在实际应用中的可用性。通过长时间运行测试和故障注入等方式，评估芯片的可靠性和稳定性，确保在实际环境中的长期稳定运行。通过构建测试用例，对芯片的各个功能模块进行逐一验证，确保功能的正确性和完整性。在不同网络规模和负载情况下，对芯片的性能指标进行测试和评估，如延迟、带宽和吞吐量等。

03芯片验证关键技术

基于模型的仿真使用高级语言或硬件描述语言对芯片设计进行建模，通过仿真软件模拟芯片行为，以验证设计功能的正确性。协同仿真结合多个不同抽象层次的模型进行仿真，如算法级、寄存器传输级（RTL）和电路级模型，以加速仿真过程并提高验证效率。故障注入与模拟通过故意引入故障来测试芯片设计的鲁棒性和容错能力，确保在实际应用中能够应对各种异常情况。仿真验证技术

使用数学语言对芯片设计进行精确描述，以便进行严格的逻辑推理和验证。形式化规格通过比较芯片设计的不同实现或版本之间的逻辑等价性，确保它们具有相同的功能行为。等价性检查利用符号计算技术对芯片设计进行模拟，以检测潜在的设计错误或不一致性。符号模拟形式化验证技术

加速仿真技术采用硬件加速技术，如多核处理器、GPU加速等，以提高硬件仿真的速度和效率。可重构计算平台利用可重构计算平台（如FPGA）实现芯片设计的硬件仿真，以便在验证过程中进行灵活的配置和修改。专用硬件仿真器使用专用硬件设备来模拟芯片设计的行为，提供更接近实际硬件环境的验证结果。硬件仿真验证技术

实时仿真与调试利用FPGA原型的实时性特点，进行实时仿真和调试，以便更快速地发现和修复设计中的问题。与实际系统集成将FPGA原型与实际系统（如处理器、内存等）进行集成，以验证芯片在实际应用场景中的性能和功能正确性。FPGA原型制作将芯片设计映射到FPGA器件上，生成可实际运行的硬件原型，以便在实际环境中进行测试和验证。基于FPGA的原型验证技术

04芯片验证实验设计与实现

曙光6000高性能计算机、专用测试板卡、连接线缆等。硬件环境操作系统、编译器、调试工具、芯片驱动程序等。软件环境确保测试环境中的网络稳定，且带宽和延迟满足测试要求。网络环境实验环境搭建与配置

兼容性测试性能测试功能测试测试用例设计与实现针对芯片的各项功能设计测试用例，如数据传输、中断处理、同步和异步通信等。验证芯片在不同操作系统、不同硬件平台上的兼容性和稳定性。设计针对不同传输数据量、不同