芯片验证工程师们，你们是否曾在多核处理器验证中为手动分割FPGA的庞大设计而头疼？当面对包含复杂总线、多级缓存和各类接口的多核CPU系统时，传统FPGA原型验证平台资源不足，手动分割设计不仅困难且极易出错，移植周期往往长达数月。合见工软与开源芯片研究院的合作带来了突破性解决方案——UVHS的智能自动分割技术，成功将"香山"第三代昆明湖16核处理器的移植周期从月级缩短至周级，实测运行频率达到10.2MHz。
现代多核处理器设计规模已远超单片FPGA容量限制。以"香山"第三代昆明湖处理器为例，其支持64核设计，采用全球**开源大规模片上互联网络（NoC）IP温榆河，支持12 * 12网格*大256个处理器互联。这种规模的设计必须分割到多片FPGA上才能进行验证。
传统手动分割方法面临巨大挑战。工程师需要手动处理时钟域交叉、信号分配和互联逻辑，这个过程不仅耗时耗力，而且极易引入错误。更复杂的是，多核系统内的缓存一致性和内存一致性协议要求保持逻辑完整性，手动分割很难保证这些关键功能的正确性。
性能一致性要求增加了难度。各个分割部分需要保持相对均衡的性能特性，否则整个系统的运行频率将被*慢的部分限制。手动分割很难实现这种精细的性能平衡。
调试复杂度同样不容忽视。当问题出现时，工程师需要跨多个FPGA进行调试，如果没有统一的调试视图和工具支持，定位问题将变得异常困难。
合见工软的UVHS（UniVista Unified Verification Hardware System）采用了一系列创新技术来解决多核验证的分割难题。
全局时序驱动智能分割是核心技术。UVHS Compiler的自动分割技术将整个分割过程完全自动化，其强大的时钟转换引擎可自动处理设计内多路异步时钟，大幅简化了工程师的手动工作。这种时序驱动的分割方法确保各部分保持*优性能平衡。
智能化资源分配算法优化FPGA利用率。系统能够智能分析设计结构，将相关逻辑模块尽量分配在同一FPGA内，减少跨FPGA通信开销。同时考虑布线资源和时序约束，实现资源利用率和性能的*优平衡。
自动接口生成减少手动工作。UVHS自动生成FPGA间的通信接口和协议逻辑，包括TDM（时分复用）IP绑定等关键工作，确保数据在FPGA间**可靠传输。
一致性保持机制特别重要。对于多核系统的缓存一致性和内存一致性协议，UVHS确保相关逻辑被合理分割，保持协议完整性，避免因分割引入一致性问题。
为了更清楚地了解自动分割与传统方法的差异，我整理了以下对比表格：
| 对比维度 | 传统手动分割 | UVHS自动分割 |
|---|---|---|
| 分割时间 | 数周至数月 | 数小时至数天 |
| 时钟处理 | 手动处理异步时钟域 | 自动时钟转换 |
| 性能优化 | 难以实现均衡优化 | 时序驱动智能优化 |
| 调试支持 | 跨FPGA调试困难 | 统一调试视图 |
| 错误风险 | 高（人工错误） | 低（自动化流程） |
| 一致性保持 | 难以保证 | 自动保持协议完整性 |
| 资源利用率 | 通常较低（保守分配） | 优化分配（提高利用率） |
UVHS自动分割技术在"香山"处理器验证中取得了显著成效，具体数据令人印象深刻。
昆明湖16核验证项目展示了技术实力。通过合见工软5台UVHS硬件平台组成大规模级联原型平台，借助UVHS Compiler的智能分割技术，昆明湖16核设计被**部署至20片AMD VU19P FPGA阵列。实测运行频率达10.2MHz，超越原定10MHz目标。
编译效率大幅提升。全流程编译周期压缩至21小时，相比传统方法的41小时缩短了近50%。这种效率提升使得工程师能够更快进行设计迭代和验证。
资源优化效果显著。集成自研UVSyn综合工具，相较传统第三方综合器减少了12%的FPGA资源使用量。LUT总量从4840万降低到4264万，节省11.9%关键资源。
跨平台兼容性得到改善。通过自动化的时钟重构、存储模型优化等技术，设计迁移周期从月级缩短至周级。双核RTL代码导入时仅用不到一周时间即实现了UVHS上的Linux OS启动。
基于UVHS在"香山"项目中的经验，实现**自动分割需要遵循四个关键步骤。
**步：设计分析与预处理
首先对完整设计进行深度分析，识别时钟域、关键路径和互联结构。UVHS会自动分析设计的层次结构和通信模式，为分割决策提供数据支持。这个阶段还包括设计适配和优化，确保设计适合FPGA实现。
第二步：分割策略制定
根据分析结果制定分割策略。UVHS支持多种分割算法，可以基于功能模块、物理位置或性能约束进行分割。对于多核系统，通常会保持每个核心及其私有缓存的完整性，同时合理分配共享资源和互联逻辑。
第三步：自动分割执行
UVHS Compiler执行实际分割操作，自动处理时钟转换、接口生成和约束管理。这个阶段会生成各个FPGA的网表文件，同时创建顶层互联描述。系统会自动插入必要的跨FPGA通信逻辑和调试基础设施。
第四步：性能优化与验证
对分割结果进行性能分析和优化。UVHS提供时序分析和优化功能，确保各分割部分满足性能要求。同时进行功能等价性检查，确保分割后的设计与原始设计功能一致。
自动分割虽然大大提高了效率，但仍可能遇到各种问题。以下是基于实际经验的调试技巧。
时序问题调试*常见。当跨FPGA路径出现时序违例时，需要分析路径关键性并调整分割边界。UVHS提供详细的时序报告和可视化工具，帮助快速定位问题路径。
功能一致性验证至关重要。使用形式验证工具检查分割前后的功能等价性，特别关注状态机和控制逻辑的变化。UVHS集成形式验证功能，自动化完成这些检查。
通信带宽优化影响性能。监控FPGA间通信通道的利用率，调整数据打包策略和传输频率。对于高带宽需求的应用，可以考虑增加物理链路或采用更**的编码方式。
功耗均衡考虑不容忽视。分析各FPGA的功耗分布，避免局部过热或功耗密度过高。必要时调整逻辑分配，实现更均衡的功耗分布。
UVHS的自动分割技术不仅支持单个多核设计的分割，还具备大规模系统级联能力，为未来更复杂的验证需求提供支持。
超大规模级联已经实现。UVHS系统*多可以级联上百亿逻辑门的规模，目前已经在多家商用客户处成功部署，实现了*大160片VU19P FPGA的级联。*新一代UVHS-2*大可级联高达192片AMD Versal Premium VP1902 Adaptive SoC，逻辑门数量超过150亿门。
高性能保持是关键优势。借助全局时序驱动的自动分割引擎，即便在超大规模系统场景下，仍能保持10MHz以上的FPGA跨片性能。这种性能水平使得能够运行真实的软件负载和操作系统。
灵活配置支持多种应用。UVHS-2支持双模架构，包括HSP硬件原型验证模式和HSE硬件仿真模式，分别适用于高性能系统级软件开发测试场景和**率全波形debug场景。
丰富接口支持完整验证。提供PCIe Gen5、MIPI CSI2/DSI2、Ethernet 1G-800G等多种高速接口，以及DDR5、DDR4、LPDDR5、LPDDR4、HBM3等存储模型，能帮助用户快速搭建完整的验证场景。
从我个人的角度来看，UVHS自动分割技术不仅解决了当前的多核验证难题，更代表着国产EDA工具的重要突破。
技术自主性意义重大。在**EDA环境变化的背景下，国产自动分割技术的成熟为国内芯片设计企业提供了关键的技术保障。这种自主创新能力对于整个产业链的安全稳定至关重要。
方法学创新影响深远。UVHS提出的"四步走"系统化多核处理器FPGA验证方法论，涵盖从设计移植到系统调试的完整流程，为行业提供了标准化路径。这种方法论层面的贡献比单纯工具创新更有价值。
生态协同价值显著。通过与开源芯片研究院的合作，UVHS技术直接支持"香山"这样的开源处理器项目，促进了整个RISC-V生态的发展。这种工具厂商与芯片设计社区的深度合作模式值得推广。
未来发展方向令人期待。随着Chiplet和3D集成技术的发展，自动分割技术可能需要进一步扩展，支持更复杂的异构集成和先进封装验证。与硬件仿真、虚拟原型等技术的深度融合也将是重要趋势。
我认为，自动分割技术的成熟将加速多核和众核处理器的发展，使设计团队能够更早开始软件开发和系统验证，大幅缩短产品上市时间。随着人工智能和高性能计算需求的增长，这种技术的重要性将进一步提升。
根据合见工软公布的数据，使用UVHS自动分割技术后，"香山"处理器的整体验证效率提升约40%，大幅缩短产品上市时间。这种效率提升在竞争激烈的芯片行业具有重要商业价值。
对于正在考虑采用自动分割技术的团队，我的建议是：早期介入和规划是关键。在设计阶段就考虑验证需求，特别是跨FPGA通信和调试需求，可以大大提高后续分割效率和验证效果。同时，建立标准化流程和方法学也很重要，确保技术能够被团队有效利用。
总而言之，UVHS自动分割技术通过智能化的算法和自动化流程，有效解决了多核处理器验证中的分割难题。其在实际项目中的表现证明了国产EDA工具的技术实力，为复杂芯片设计提供了重要支撑。随着技术的不断发展和完善，自动分割将在芯片验证中发挥更加重要的作用。
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