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在 UVM验证环境中，统计 AXI协议的Outstanding Transactions

news 来源：原创 2025/5/26 5:49:44

在 UVM验证环境中，统计 AXI协议的Outstanding Transactions

摘要：在 UVM (Universal Verification Methodology) 验证环境中，统计 AXI (Advanced eXtensible Interface) 协议的 Outstanding Transactions 是验证复杂 SoC (System on Chip) 设计的重要任务，尤其是在验证高性能总线接口时。Outstanding Transactions 指的是已发送但尚未完成的事务数量，通常用于评估总线的负载能力和性能瓶颈。以下是关于如何在 UVM 环境中统计 AXI Outstanding Transactions 的详细说明，包括代码实现，以及如何在 AXI VIP (Verification IP) 中实现和验证 Outstanding Transactions。

1. AXI Outstanding Transactions 的概念

1.1 定义

Outstanding Transactions：在 AXI 协议中，指的是已经发送到总线但尚未完成响应的事务数量。对于读事务，Outstanding 是指发送了读地址 (AR) 但尚未接收到所有读数据 (R) 响应；对于写事务，是指发送了写地址 (AW) 和写数据 (W) 但尚未接收到写响应 (B)。
重要性：统计 Outstanding Transactions 可以帮助评估总线的并发处理能力、缓冲区利用率和潜在瓶颈，验证 DUT (Design Under Test) 是否支持协议定义的最大 Outstanding 数量。

1.2 AXI 协议中的 Outstanding

AXI 特性：AXI 协议支持多个 Outstanding Transactions，通过事务 ID (如 AWID, ARID) 区分不同事务，允许乱序 (Out-of-Order) 完成。
读通道：AR 通道发送读请求，R 通道返回读数据，Outstanding 数量是已发送 AR 请求但未完全接收 R 响应的数量。
写通道：AW 通道发送写地址，W 通道发送写数据，B 通道返回写响应，Outstanding 数量是已发送 AW 和 W 但未接收 B 响应的数量。
限制：AXI 规范未强制规定最大 Outstanding 数量，但 DUT 设计通常有缓冲区限制，需验证是否符合设计目标。

1.3 验证目标

统计准确性：实时统计 Outstanding Transactions 数量，验证是否与预期一致。
最大容量：验证 DUT 是否支持设计指定的最大 Outstanding 数量。
性能分析：分析 Outstanding 数量对总线延迟和吞吐量的影响。
错误检测：检测 Outstanding 数量异常（如缓冲区溢出、事务丢失）。

2. UVM 环境中统计 AXI Outstanding Transactions 的机制

在 UVM 验证环境中，统计 AXI Outstanding Transactions 需要在适当的组件中实现计数逻辑，并结合 AXI 协议的 ID 追踪机制。以下是详细的机制：

2.1 统计机制

事务追踪：
- 在 Driver 中记录发送的事务（读请求 AR 或写请求 AW/W），增加 Outstanding 计数。
- 在 Monitor 中记录完成的事务（读响应 R 或写响应 B），减少 Outstanding 计数。
- 使用事务 ID 确保发送和完成事务匹配，避免误计数。
计数存储：
- 使用关联数组或队列，按 ID 存储 Outstanding 事务。
- 维护一个总计数器，实时更新 Outstanding 数量。
实时统计：
- 在 Driver 发送事务后更新计数，在 Monitor 接收响应后更新计数。
- 记录最大 Outstanding 数量，用于性能分析。
检查与报告：
- 在 Scoreboard 或 Monitor 中检查 Outstanding 数量是否超过设计限制。
- 使用 UVM 日志报告 Outstanding 数量的变化和峰值。
覆盖率收集：
- 使用覆盖率点 (covergroup) 收集 Outstanding 数量分布，确保测试覆盖不同负载场景。