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随着系统芯片(System-on-Chip, SoC)功能越来越强、规模越来越大、质量控制越来越难、开发周期越来越长、设计成本越来越高,提高SoC的性能、提高SoC的设计效率、降低SoC的设计成本、缩短SoC的面市时间,已经成为集成电路设计领域急迫解决的问题。本文在基于平台的设计方法学指导下,针对SoC片上总线通信结构,分析了高性能的片上总线协议、研究了高效的仲裁策略、研究了构建事务级模型的方法、评估了事务级随机测试功能验证的有效性、估算了一轮随机测试后被验证对象中残留的错误数目,具体内容如下：为探明总线协议的适用性,分析并比较了Wishbone、AMBA、CoreConnect和OCP四个常用总线协议的结构和性能,归纳出各种总线的应用范围和可用资源,指出了拥有众多第三方支持的AMBA,总线将被更多的设计者采用。为解决多端口片上系统仲裁调度中性能与代价之间的矛盾,提出了基于提前仲裁和请求等待优先的仲裁策略,这是一种将提前仲裁机制和请求等待机制扩展到固定优先级仲裁算法之上的新型的仲裁策略：提前仲裁机制利用数据传输时间段来裁决新的总线访问请求；请求等待机制对发出总线访问请求但未获访问允许的主设备端口设定请求等待时间,当等待时间到达时,该端口将获得对总线的优先访问权。仿真验证结果表明,该策略较请求等待优先仲裁策略的总线利用率提高10%左右,它不仅能够兼顾各个主设备端口间的优先性和公平性,而且能够以较低的实现代价获取较高的系统性能。为了克服软／硬件协同设计中的时间瓶颈,提高SoC的设计效率,提出了一种采用SystemC语言构建事务级模型的基本方法,设计并实现了基于AMBAAHB总线的SoC事务级模型。仿真结果表明,该事务级模型的时序符合AHB总线标准,运行速度远高于RTL级下的同类模型。采用对比评估法,并以发现错误的能力、提交的可靠性和测试成本为标准,论证了SoC事务级随机测试功能验证的有效性。评估结果表明,划分测试仅在错误区包含某个或几个子域的特殊情况下有高于随机测试的验证效果,而随机测试则在更一般的情况下优于划分测试的验证效果。为了提高被验证对象的可靠性,对一轮随机测试和划分测试后被验证对象中残留的错误数目进行了估算,从理论上导出了一轮随机测试和划分测试后残留错误数的数学期望值,该求解可用来指导测试工作的进行。