為了驗證隨機測試在SoC系統級進行功能驗證的有效性，在系統級構建以AMBA總線為核心、以CPU為主設備、以存儲器和4×4包交換模塊為從設備的SoC功能模型，并針對4×4包交換模塊的功能進行測試。
　　系統級測試平臺的核心由4個發送模塊（Sender0～Sender3）、4個接收模塊（Receiver0～Receiver3）和4×4包交換模塊組成，如圖2所示。其中發送模塊用來隨機地生成數據包并將數據包送入包交換模塊；接收模塊用來從包交換芯片中讀取數據包。

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　　4×4包交換模塊主要由4個帶FIFO的輸入/輸出端口（IN0~IN3，OUT0～OUT3）和4個移位寄存器（R0~R3）組成，待交換的數據包則由16位組成，分別為4位目的端口號、4位源端口號以及8位交換數據。該包交換芯片的主要功能規范如下：
　　(1)每個端口均可以正確地發送或者接收數據包。
　　(2)每個輸入端口均可以正確地將數據包發送到多個不同的端口。
　　(3)移位寄存器能夠從對應的FIFO中正確地讀取數據包，并按R3→R2→R1→R0→R3的順序進行移位。
　　(4)每個輸出端口均可以正確地按設定的比例輸出數據包。
　　(5)輸入端口FIFO為空時，數據包可以送入該FIFO; 輸入端口FIFO為滿時，數據包不能送入該FIFO。
2 測試向量和驗證結果
　　通常，基于SCV隨機測試向量的驗證工作分為隨機驗證環境配置、基于直接隨機測試向量的驗證、基于帶權重的隨機測試向量的驗證以及基于帶約束的隨機測試向量的驗證四個階段。本文的驗證環境建立在Sun Blade 2000工作站上，通過集成SCV驗證庫以及相應的編譯、連接和調試工具構建而成。4×4包交換芯片系統級功能模型的驗證工作在各階段的時間開銷分別為30h、15h、35h和45h。
2.1 基于直接隨機測試向量的驗證
　　針對規范1～規范3的驗證，采用直接隨機測試向量的驗證方法。在描述中，包的數據部分被定義為sc_int<8>的整數類型，它的有效數值范圍是[-128，127]；包的目的端口號被定義為dest[0]～dest[3]的布爾變量類型，它的有效數值范圍是[0，15]；而包的源端口號則在實例化的過程中被分別對應標記為0～3。因此，采用SCV生成直接隨機測試向量用數據包的過程主要是隨機化包的目的端口號和包的交換數據，如下所示：
　　//生成包的目的端口號
　　sc_uint<4> dest;
　　scv_smart_ptrd;
　　d->keep_only(1,15);
　　d->next();
　　dest=(sc_uint<4>)*d;
　　pkt_data.dest0=dest[0];
　　pkt_data.dest1=dest[1];
　　pkt_data.dest2=dest[2];
　　pkt_data.dest3=dest[3];
　　//生成包的交換數據
　　scv_smart_ptrp;
　　p->keep_only(-128,127);
　　p->next();
　　pkt_data.data=(sc_int<8>)*p;
　　從生成的10 000個隨機數據包中任意截取10個，得到如表1所示的結果。由表1可以看出：

　　(1)包的目的端口號是隨機的數字0～3，包的數據是隨機的數據-128～+127。
　　(2)輸入模塊可以正確地將發送包送入各個輸入端口，
　　輸出模塊可以正確地從輸出端口讀出輸出包。
　　(3)發送包目的端口號的個數等于輸出包的總數。
　　以上結果表明，4×4包交換芯片系統級模型的每個端口均可以正確地發送或者接收數據包，每個輸入端口均可以正確地將數據包傳送到多個不同的端口。
　　在某時間段內，采集R0～R3移位前后的數值，得到如表2所示的結果。?由表2可以看出：

　　(1)若FIFO中有新的數據包，則各個寄存器能夠從對應的FIFO中正確地讀取這些新的數據包；否則，各個寄存器將保持當前值。
　　(2)各個寄存器接收新的數據后就進行移位，移位的順序是R3→R2→R1→R0→R3。
2.2 基于帶權重的隨機測試向量的驗證
　　針對規范4的驗證，采用帶權重的隨機測試向量的驗證方法。在測試中，端口0作為測試向量的輸入端口，端口0、1、2、3作為測試向量的輸出端口。其中，端口0、1、2、3的包輸出比例分別為70%、10%、10%和10%。因此，采用SCV生成Sender0帶權重的隨機測試向量用數據包描述為：
　　if(pkt_data.id==0)
　　{scv_bagdist;???? //定義含權重分布信息的包用于隨機化

??? 　　dist.add(1,70); ?????? //定義OUT0的輸出比例
　? 　　dist.add(2,10); ?????? //定義OUT1的輸出比例
?　?　　dist.add(4,10); ?????? //定義OUT2的輸出比例
　　　　dist.add(8,10); ?????? //定義OUT3的輸出比例
　　　　scv_smart_ptrd; ? //對帶權重的包隨機化
　　　　d->set_mode(dist);
　　　　d->next();
　　　　dest=(sc_uint<4>)*d; ? //賦數據包目的端口號
　　　　pkt_data.dest0=dest[0];
　　　　pkt_data.dest1=dest[1];
　　　　pkt_data.dest2=dest[2];
　　　　pkt_data.dest3=dest[3];
???? }
　　使Sender0生成10 000個隨機數據包，得到如表3所示的結果。可以看出：每個輸出端口輸出數據包數目的比例與設定比例基本一致。

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2.3 基于帶約束的隨機測試向量的驗證
　　針對規范5的驗證，采用帶約束的隨機測試向量的驗證方法。在驗證中，采用的驗證策略為：當FIFO1非空時，Sender1發送非正整數的數據包；當FIFO1為空時，Sender1發送正整數的數據包。因此，采用SCV生成Sender1帶約束的隨機測試向量用數據包的約束定義為：
　　class fifoconstraint: public scv_constraint_base{
　　public:
??? 　　scv_smart_ptr data;
??? 　　scv_smart_ptr fifo.in1.status;
??? 　　SCV_CONSTRAINT_CTOR (fifoconstraint){
??? 　　SCV_CONSTRAINT(*data<=0&&!fifo.in1.
????????????????????????????? status);
?? 　　SCV_CONSTRAINT(*data>0&& fifo.in1.status);}
???????　 };
　　在某時間段內，從生成的10 000個隨機數據包中，采集一部分FIFO1和各端口中的數值，得到如表4所示的結果。由表4可以看出，當發送包的數據部分為非正整數時，FIFO1無交換數據輸入，輸出端也無交換數據輸出；當發送包的數據部分為正整數時，FIFO1讀入交換數據，相應輸出端也輸出交換數據。即當FIFO1非空時，Sender1發送了非正整數的數據包，表示數據包不能送入FIFO1；當FIFO1為空時，Sender1發送了正整數的數據包，數據包可以送入FIFO1。

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