随着嵌入式系统功能日益增强,设计复杂度和上市时间(TTM)之间的矛盾逐渐突出,提高功能测试验证的效率和覆盖率是当前数字集成电路研究的热门领域。本文以嵌入式CPU的验证为背景,探索数字集成电路功能验证的激励产生方法,提出一种基于层次化架构的受限约束随机激励产生方法,可增强激励产生的目的性和提升覆盖率,从而提高处理器的验证效率。主要研究内容和创新点包括:1.层次化的随机约束技术。在分层架构下将直接激励针对性强和普通受限随机激励测试方便的优点相结合,实现从底层处理器信号级到高层处理器系统级随机激励的逐层抽象,提高测试激励的质量和有效性。该技术通过测试层、场景层、功能层和指令层,提供灵活的约束参数配置接口,解决嵌入式CPU验证中传统受限随机激励方法所面临的参数配置复杂度高和针对性低的问题,实现随机测试激励在不同粒度范围的高效可控,缩减测试激励搜索空间,加快验证的收敛速度。2.可配置功能库技术。通过抽象处理器内部逻辑和外部通信功能,以处理器功能单元为随机激励的构建基础,产生基于指令和通信接口行为操作的测试序列流。该技术利用处理器计算与通信的正交性原则,构建复杂的处理器模拟运行环境,扩大测试覆盖空间。功能库将测试案例的约束编写与具体的处理器功能实现方法相分离,减少随机测试向量数目,并可重用于系列处理器验证过程中,显著提高处理器验证效率。该分层随机激励产生技术成功应用于CKCore微处理器的功能验证平台。实验结果表明:该方法与创痛受限随机激励相比,在功能覆盖率相同的情况下,激励编写量减少60%;在仿真时间相同的情况下,功能和代码覆盖率分别改善10%和5%以上,有效提高处理器验证的质量和效率。本文提出的分层随机激励技术对于加快微处理器的功能验证和提高微处理器的功能覆盖率等方面有一定的参考意义。