为了验证随机测试在SoC系统级进行功能验证的有效性，在系统级构建以AMBA总线为核心、以CPU为主设备、以存储器和4×4包交换模块为从设备的SoC功能模型，并针对4×4包交换模块的功能进行测试。
　　系统级测试平台的核心由4个发送模块（Sender0～Sender3）、4个接收模块（Receiver0～Receiver3）和4×4包交换模块组成，如图2所示。其中发送模块用来随机地生成数据包并将数据包送入包交换模块；接收模块用来从包交换芯片中读取数据包。

　　4×4包交换模块主要由4个带FIFO的输入/输出端口（IN0~IN3，OUT0～OUT3）和4个移位寄存器（R0~R3）组成，待交换的数据包则由16位组成，分别为4位目的端口号、4位源端口号以及8位交换数据。该包交换芯片的主要功能规范如下：
　　(1)每个端口均可以正确地发送或者接收数据包。
　　(2)每个输入端口均可以正确地将数据包发送到多个不同的端口。
　　(3)移位寄存器能够从对应的FIFO中正确地读取数据包，并按R3→R2→R1→R0→R3的顺序进行移位。
　　(4)每个输出端口均可以正确地按设定的比例输出数据包。
　　(5)输入端口FIFO为空时，数据包可以送入该FIFO; 输入端口FIFO为满时，数据包不能送入该FIFO。
2 测试向量和验证结果
　　通常，基于SCV随机测试向量的验证工作分为随机验证环境配置、基于直接随机测试向量的验证、基于带权重的随机测试向量的验证以及基于带约束的随机测试向量的验证四个阶段。本文的验证环境建立在Sun Blade 2000工作站上，通过集成SCV验证库以及相应的编译、连接和调试工具构建而成。4×4包交换芯片系统级功能模型的验证工作在各阶段的时间开销分别为30h、15h、35h和45h。
2.1 基于直接随机测试向量的验证
　　针对规范1～规范3的验证，采用直接随机测试向量的验证方法。在描述中，包的数据部分被定义为sc_int<8>的整数类型，它的有效数值范围是[-128，127]；包的目的端口号被定义为dest[0]～dest[3]的布尔变量类型，它的有效数值范围是[0，15]；而包的源端口号则在实例化的过程中被分别对应标记为0～3。因此，采用SCV生成直接随机测试向量用数据包的过程主要是随机化包的目的端口号和包的交换数据，如下所示：
　　//生成包的目的端口号
　　sc_uint<4> dest;
　　scv_smart_ptr d;
　　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];
　　//生成包的交换数据
　　scv_smart_ptr p;
　　p->keep_only(-128,127);
　　p->next();
　　pkt_data.data=(sc_int<8>)*p;
　　从生成的10 000个随机数据包中任意截取10个，得到如表1所示的结果。由表1可以看出：

　　(1)包的目的端口号是随机的数字0～3，包的数据是随机的数据-128～+127。
　　(2)输入模块可以正确地将发送包送入各个输入端口，
　　输出模块可以正确地从输出端口读出输出包。
　　(3)发送包目的端口号的个数等于输出包的总数。
　　以上结果表明，4×4包交换芯片系统级模型的每个端口均可以正确地发送或者接收数据包，每个输入端口均可以正确地将数据包传送到多个不同的端口。
　　在某时间段内，采集R0～R3移位前后的数值，得到如表2所示的结果。 由表2可以看出：

　　(1)若FIFO中有新的数据包，则各个寄存器能够从对应的FIFO中正确地读取这些新的数据包；否则，各个寄存器将保持当前值。
　　(2)各个寄存器接收新的数据后就进行移位，移位的顺序是R3→R2→R1→R0→R3。
2.2 基于带权重的随机测试向量的验证
　　针对规范4的验证，采用带权重的随机测试向量的验证方法。在测试中，端口0作为测试向量的输入端口，端口0、1、2、3作为测试向量的输出端口。其中，端口0、1、2、3的包输出比例分别为70%、10%、10%和10%。因此，采用SCV生成Sender0带权重的随机测试向量用数据包描述为：
　　if(pkt_data.id==0)
　　{scv_bag dist; //定义含权重分布信息的包用于随机化

　　dist.add(1,70); //定义OUT0的输出比例
　 　　dist.add(2,10); //定义OUT1的输出比例
　 　　dist.add(4,10); //定义OUT2的输出比例
　　　　dist.add(8,10); //定义OUT3的输出比例
　　　　scv_smart_ptr d; //对带权重的包随机化
　　　　d->set_mode(dist);
　　　　d->next();
　　　　dest=(sc_uint<4>)*d; //赋数据包目的端口号
　　　　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个随机数据包，得到如表3所示的结果。可以看出：每个输出端口输出数据包数目的比例与设定比例基本一致。

2.3 基于带约束的随机测试向量的验证
　　针对规范5的验证，采用带约束的随机测试向量的验证方法。在验证中，采用的验证策略为：当FIFO1非空时，Sender1发送非正整数的数据包；当FIFO1为空时，Sender1发送正整数的数据包。因此，采用SCV生成Sender1带约束的随机测试向量用数据包的约束定义为：
　　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);}
　 };
　　在某时间段内，从生成的10 000个随机数据包中，采集一部分FIFO1和各端口中的数值，得到如表4所示的结果。由表4可以看出，当发送包的数据部分为非正整数时，FIFO1无交换数据输入，输出端也无交换数据输出；当发送包的数据部分为正整数时，FIFO1读入交换数据，相应输出端也输出交换数据。即当FIFO1非空时，Sender1发送了非正整数的数据包，表示数据包不能送入FIFO1；当FIFO1为空时，Sender1发送了正整数的数据包，数据包可以送入FIFO1。