用于软件验证的硬件加速仿真之一：物理和虚拟探针

JTAG 事务处理器
有一种使用 JTAG 调试器的方法可以消除这些问题。硬件加速仿真系统能够通过电路和硬件加速器内置的编程功能，驱动和采样设计中的任何信号。我们无需通过 I/O 卡从设计中采集信号，然后使用物理探针予以驱动，而是可以使用"事务处理器"，通过编程方式驱动设计中的 JTAG 信号。与物理探针相同，事务处理器也可以驱动相同的信号，使其变换到相同的值，从而提供相同的调试功能。

由于设计和 JTAG 事务处理器都在硬件加速仿真系统的控制下，因此时钟由硬件加速器控制。时钟域可以同步，因此能消除多个时钟的问题。

也就是说，硬件加速器上的时钟可以减慢或停止，以便执行硬件调试活动，例如收集波形或检验设计。设计和 JTAG 事务处理器之间的连接不再取决于时间，而是由硬件加速仿真系统进行控制。

硬件加速器能够自由地减慢或停止时钟，然后启动或加快时钟，从而可避免丢失设计和调试器之间的连接。如果硬件设计人员将其设计连接到 JTAG 调试器，他们就能利用硬件加速器提供的全部硬件调试功能。如此一来，他们也许还能在硬件加速仿真设计上使用更为复杂的测试平台。

使用物理 JTAG 探针时，不能使用很可能减慢硬件加速仿真吞吐的测试平台，例如开放式验证方法学 (OVM) 和通用验证方法学 (UVM)，也不能使用那些实施断言和覆盖率的测试平台。但在使用虚拟 JTAG 探针时，可以使用这些测试平台。

另外还有一个优点，就是 JTAG 事务处理器的时钟可与处理器的时钟保持相同速度的运行，而无需担忧同步问题。使用这种方法，JTAG 时钟可与处理器时钟在相同速度下运行，这意味着调试器性能和响应能力可以增加三倍或四倍。

通过虚拟化连接还可以提供其他优点。由于能够收集和上载波形，因此可在设计运行过程中收集开关数据。这种方法可用于查找功率峰值，而且在软件调试器激活的情况下，它能够汇集软件活动和功耗之间的相关性（将在本文章的第 2 部分，对此进行详述）。

与设计的虚拟化连接可以允许来自调试器的更多样连接。因此，不仅 JTAG 信号可以包括在接口中，调试器将对设计产生更大影响。具体来说，它能够直接重置设计。

如果设计进入停止运行或无响应状态，调试器能够发起硬件重置，让设计返回到已知状态。调试器还可以产生捕获波形的触发事件，让开发人员能够查看与软件中的已知位置关联的波形。开发人员能够设置软件中的断点，以及要在到达断点的位置周围捕获的波形。

用户可以任意保存和恢复虚拟化连接。由于硬件加速器能够完全控制调试器连接两端的状态，因此可将硬件加速器的保存和恢复功能与具有虚拟 JTAG 连接的设计结合使用。

无需连接到专门配置的 I/O 卡，也可将设计加载到任何一组逻辑板上的硬件加速仿真中（图 2）。虚拟探针在运行设计方面实现了更高灵活性，它为工程组提供了一种方法，让他们使用硬件加速仿真作为数据中心资源，在多个项目和部门之间共享。

最后，使用虚拟探针，软件开发人员无需维护物理硬件并可将其连接到硬件加速仿真。很多工程组使用硬件加速仿真作为数据中心资源，软件开发人员可能身在距离他们使用的硬件加速仿真系统数千英里之外的位置，因此，使用物理探针并不切实际。

硬件加速仿真在持续演进，不断推出新的特性、功能和使用模式，从而使得它成为一种适用于硬件设计人员和软件开发人员的多功能验证工具。虚拟探针增强了硬件加速仿真作为数据中心资源的吸引力。