I. Giới thiệu
Luận văn tập trung vào kiểm định hình thức vi mạch bất đồng bộ bằng phương pháp kiểm tra mô hình, một hướng tiếp cận quan trọng trong khoa học máy tính. Với sự phát triển của công nghệ vi mạch, việc đảm bảo tính đúng đắn của thiết kế vi mạch bất đồng bộ trở nên cấp thiết. Luận văn đề xuất một phương pháp kiểm định dựa trên mô hình hóa vi mạch và tích hợp vào môi trường thiết kế PAiD, nhằm giải quyết các thách thức trong thiết kế vi mạch hiện đại.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, vi mạch bất đồng bộ nổi lên như một giải pháp thay thế cho vi mạch đồng bộ, giúp giải quyết các hạn chế về đồng bộ hóa và tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, các phương pháp kiểm định hiện tại vẫn còn hạn chế, đặc biệt là trong việc đảm bảo tính đúng đắn của thiết kế. Luận văn nhấn mạnh sự cần thiết của việc phát triển các kỹ thuật kiểm định hiệu quả để hỗ trợ quá trình thiết kế vi mạch bất đồng bộ.
1.2 Phát biểu vấn đề
Luận văn đặt ra hai vấn đề chính: (1) nghiên cứu tính khả thi của phương pháp kiểm tra mô hình trong kiểm định vi mạch bất đồng bộ, và (2) tích hợp phương pháp này vào qui trình thiết kế để đánh giá hiệu quả. Vấn đề đầu tiên liên quan đến kiểm định hình thức và giải quyết bài toán bùng nổ không gian trạng thái, trong khi vấn đề thứ hai tập trung vào việc hiện thực hóa phương pháp trong môi trường thiết kế PAiD.
II. Tổng quan thiết kế vi mạch bất đồng bộ
Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về vi mạch bất đồng bộ, bao gồm các nguyên lý cơ bản, giao thức truyền thông, và các loại vi mạch bất đồng bộ phổ biến. Luận văn cũng đề cập đến các ngôn ngữ đặc tả và mô hình hóa vi mạch như ADL, CHP, và mạng Petri, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc biểu diễn trung gian trong quá trình thiết kế.
2.1 Các nguyên lý cơ bản
Vi mạch bất đồng bộ hoạt động dựa trên nguyên lý giao tiếp thông qua giao thức truyền thông, không phụ thuộc vào xung nhịp đồng bộ. Các thành phần hoạt động độc lập và giao tiếp với nhau thông qua tín hiệu thông báo trạng thái. Điều này giúp giảm thiểu các vấn đề liên quan đến đồng bộ hóa và tiêu thụ năng lượng.
2.2 Giao thức truyền thông
Các giao thức truyền thông như giao thức 2 pha và 4 pha được sử dụng rộng rãi trong vi mạch bất đồng bộ. Giao thức 4 pha phổ biến hơn do tính ổn định và khả năng xử lý lỗi tốt hơn. Luận văn cũng đề cập đến các phương pháp mã hóa dữ liệu như mã hóa nhóm dữ liệu và mã hóa không phụ thuộc thời gian trễ.
III. Phương pháp kiểm định hình thức
Chương này tập trung vào phương pháp kiểm định hình thức, đặc biệt là kiểm tra mô hình. Luận văn giới thiệu các kỹ thuật như biểu diễn ký hiệu, rút gọn thứ tự cục bộ, và trừu tượng hóa để giải quyết bài toán bùng nổ không gian trạng thái. Công cụ NuSMV được sử dụng để thực hiện kiểm tra mô hình, với các ngôn ngữ đặc tả như SMV hỗ trợ biểu diễn mô hình vi mạch.
3.1 Kiểm tra mô hình
Kiểm tra mô hình là một phương pháp kiểm định hình thức dựa trên việc xác minh tính đúng đắn của hệ thống thông qua mô hình trạng thái. Luận văn sử dụng công cụ NuSMV để thực hiện kiểm tra mô hình, với các bước bao gồm biểu diễn mô hình vi mạch, xác định các thuộc tính cần kiểm tra, và thực hiện kiểm định.
3.2 Giải quyết bùng nổ không gian trạng thái
Bài toán bùng nổ không gian trạng thái là thách thức lớn trong kiểm tra mô hình. Luận văn đề xuất các kỹ thuật như trừu tượng hóa và rút gọn thứ tự cục bộ để giảm thiểu số lượng trạng thái cần kiểm tra, từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình kiểm định.
IV. Hiện thực và thực nghiệm
Chương này mô tả quá trình hiện thực phương pháp kiểm định vào môi trường thiết kế PAiD và các kết quả thực nghiệm. Luận văn xây dựng các vi mạch mẫu để kiểm tra và đánh giá hiệu quả của phương pháp đề xuất. Kết quả thực nghiệm cho thấy tính khả thi của phương pháp kiểm tra mô hình trong kiểm định vi mạch bất đồng bộ.
4.1 Hiện thực module kiểm định
Luận văn hiện thực một module kiểm định và tích hợp vào môi trường thiết kế PAiD. Module này cung cấp các câu lệnh giao tiếp với người dùng, cho phép thực hiện các bước kiểm định một cách rõ ràng và hiệu quả. Các kết quả trung gian được lưu trữ để phân tích và đánh giá sau này.
4.2 Kết quả thực nghiệm
Các vi mạch mẫu như mạch trọng tài bất đồng bộ và bộ lọc FIR được sử dụng để kiểm tra phương pháp kiểm định. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp đề xuất có hiệu quả trong việc kiểm định các thiết kế vi mạch bất đồng bộ vừa và nhỏ, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai.
