很多人認(rèn)為硬件加速器無非是一種速度更快的仿真器而已。毫無疑問，由于硬件加速器使用物理硬件進(jìn)行仿真，使用硬件加速器驗證復(fù)雜的集成電路和大型片上系統(tǒng)（SoC）能比軟件仿真器快若干數(shù)量級。與仿真用通用計算機(jī)相比，仿真用單一功能計算機(jī)能提供更高容量、更高效的系統(tǒng)。

　　并且，許多擁有并使用硬件加速器的公司都發(fā)現(xiàn)，除具有加快仿真速度的功能外，硬件加速器還具有其他一些功能。例如，許多經(jīng)驗豐富的硬件加速器用戶正在推動完整的端到端功能驗證的封裝，即待測設(shè)計的一端為驅(qū)動程序，另一端為其他目標(biāo)外圍設(shè)備。端到端功能測試能實現(xiàn)在流片前確認(rèn)大型SoC（包含如多媒體、PCIe、USB和以太網(wǎng)）的完整功能路徑。

　　與單純地加快仿真速度相比，能夠充分驗證驅(qū)動程序和硬件則有更顯著的價值。由于在硬件加速器上使用真實的驅(qū)動程序和精確的硬件外圍接口來進(jìn)行調(diào)試，這給片上系統(tǒng)（SoC）的可用性帶來更多的保證。同時，經(jīng)過全面測試的設(shè)備驅(qū)動程序能加快回片后的調(diào)試進(jìn)度。

　　此外，硬件加速器的高速度和大容量使得待測設(shè)計（DUT）可以運(yùn)行于和流片后一樣的硅芯片原生環(huán)境上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于FPGA原型和樣片。硬件加速器使啟動實時操作系統(tǒng)（RTOS）、運(yùn)行設(shè)備驅(qū)動程序、執(zhí)行復(fù)雜的計算、發(fā)送指令到DUT并顯示結(jié)果成為可能。如此一來，硬件加速器用戶所能做的遠(yuǎn)多于仿真加速，他們現(xiàn)在可以在硅的環(huán)境中驗證一個“虛擬”的SoC，完成和真實芯片一樣的測試。

　　用戶已成功地應(yīng)用這種端到端驗證流程的其中一個領(lǐng)域就是驗證手機(jī)的圖形處理單元（GPU）。首先，在硬件加速器中對GPU核進(jìn)行編譯。然后，調(diào)用驅(qū)動程序。而為了運(yùn)行驅(qū)動程序，必須啟動RTOS，因為設(shè)備驅(qū)動程序需要借助RTOS中包含的功能才能運(yùn)行。最后，GPU對圖像進(jìn)行渲染，換句話說，就是DUT的輸出。整個過程中會涉及到一系列非常復(fù)雜的操作。啟動LinuxRTOS需要數(shù)十億時鐘周期。RTOS將一張原始圖像發(fā)送至設(shè)備驅(qū)動程序。設(shè)備驅(qū)動程序首先對圖像進(jìn)行無數(shù)次計算和存儲操作，然后獲取和向GPU提供存儲地址等信息，最后指示GPU對圖像進(jìn)行渲染。然后，GPU從這些地址中獲取所需的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行圖片制作。所有這些活動都需要運(yùn)行大量的軟件，而且需要數(shù)十億個周期將一系列幀轉(zhuǎn)變成視頻。

　　如此巨大的時鐘周期數(shù)，軟件仿真器是無法簡單完成的，而硬件加速器可以。例如，Mentor Graphics的Veloce硬件加速器可每秒運(yùn)行一百萬個周期，所以用戶可在約兩個小時內(nèi)就能運(yùn)行一百億個周期。能夠在處理器上運(yùn)行驅(qū)動程序，接收原始圖像，對圖像進(jìn)行準(zhǔn)備，將圖像發(fā)送至GPU進(jìn)行渲染，然后處理成最終圖像，這些使得硬件加速器用戶能夠如同測試最終產(chǎn)品一樣充分測試待測設(shè)計。

　　Veloce的用戶還擁有一個獨(dú)特的優(yōu)勢，就是使用運(yùn)行于工作站上的VirtuaLAB多媒體分析組件將GPU渲染的圖像顯示出來，該組件可從硬件加速器中獲取多個幀并組合成視頻。這使得Veloce用戶能夠看到實時視頻，所以用戶就可以直觀地檢查是否存在響應(yīng)時間慢、抖動、拖尾、重影等現(xiàn)象。

　　圖1： VirtuaLAB多媒體分析組件從運(yùn)行于Veloce硬件加速器的待測設(shè)計中收集視頻和音頻流并對其進(jìn)行分析和可視化。

　　只有Mentor Graphics的Veloce仿真環(huán)境可以提供這樣一個端到端功能驗證流程，因為只有Veloce具有這種流程要求的配套技術(shù)。Veloce提供了一個完整的功能驗證環(huán)境，包括斷言、功能覆蓋、低功耗驗證、全面的嵌入式軟件調(diào)試套件、虛擬和物理外設(shè)、虛擬探針、加速軟件執(zhí)行、快速、準(zhǔn)確的設(shè)計編譯、全芯片調(diào)試可視性和企業(yè)級服務(wù)器功能。 Mentor無與倫比的超高速數(shù)據(jù)通道能以閃電般的速度實現(xiàn)仿真器和工作站之間大量數(shù)據(jù)的傳輸，因此工程師可以在不中斷仿真運(yùn)行的前提下在硬件加速器和工作站上進(jìn)行調(diào)試。

　　圖2：硬件加速技術(shù)正變得不僅僅是加速仿真速度。

　　由于結(jié)合了驅(qū)動程序、RTOS和GPU，基于硬件加速器的端到端SoC功能驗證流程為用戶提供了很高的信心，正因為進(jìn)行了全面的功能驗證，前述芯片的視頻接口、處理器和存儲子系統(tǒng)出現(xiàn)功能錯誤的可能性很小。并且由于驅(qū)動程序已經(jīng)在硬件加速器實現(xiàn)的真實硬件上進(jìn)行過充分調(diào)試，所以一旦芯片出現(xiàn)任何問題，設(shè)計團(tuán)隊就會知道芯片存在制造方面的問題，因此不需要浪費(fèi)時間在重新驗證GPU或GPU與處理器的接口上，從而大大提高流片信心和產(chǎn)品上市速度。