分享一种常被忽略的芯片死锁

1

前言

芯片研发中对死锁二字谈之色变，很多死锁要依靠正向分析去发现，simulation的大量回归也不一定好撞见，更别提如果无效simulation在瞎跑。有些公司使用formal去发现死锁，但formal随着深度的增加，证明难度指数增长，而且死锁一般需要很深的深度才能发现。本文分享一种经常会被错过的死锁模型，只要在我们激励中增强一些特性，依靠simulation来发现它们也不是什么难事的。

2

模型介绍

如图1为该死锁模型，看起来是不是很简单，参与者就两个：master和slave。Master发起request需要slave做一些事情，slave反馈回response告知master这件事做的怎么样了。但就是这样简单的通信场景没有配合好就暗含死锁风险。

图1 死锁模型

为什么这个模型会死锁呢？比如master和slave都比较拧巴，master一定要让slave做某件事，它才会继续接下来的执行操作，但slave一直不做这件事，它们两个一直这样杠着是不是就死循环了？

识别到这个死锁存在的可能后，解决就很简单了，既然两个人都是倔驴，就至少劝说其中一个不要当倔驴了，退一步海阔天空，好好过日子。下面有两个例子来说明如何解决，一个是master不当倔驴(AXI master写数据)，另一个是slave不当倔驴(slave ECC屏蔽)。

3

AXI master写数据

这个例子中，master是AXI master，slave是下游memory，如图2所示。AXI master内部有一个状态机FSM，它控制这AXI写数据的过程。当AXI master往下游发起AW/W后，下游返回response error话，那么这个状态机会跳转到重新发送的状态。如果下游slave memory出现问题，出现always fault region，则会一直返回response error，AXI master的状态机就会反复循环跳转，无法结束，这就导致AXI master出现卡壳。

图2 AXI 写数据

由于下游slave返回的response情况比较多，要解这个问题，就需要AXI master自己主动放弃一定要发送这笔AXI 写数据的执念，比如转换为上报一个imprecise fault之类，表示该笔写数据出现问题。

4

Slave ECC屏蔽

这个例子中，master的CPU core，slave是cache系统，假设cache是四路组相联。Master发出cacheable load指令往slave里找数据，如果cache的某个way发生ECC错误，那么Master会重新发起load指令去重读数据，也就是replay。在这种情况下，如果cache RAM的某set/way发生了永久性损坏，那么访问该RAM的set/way会一直上报ECC错误，然后master也无脑的一直replay，就出现了死锁现象。

图3 Slave ECC屏蔽

这个问题的解法是靠cache系统来屏蔽掉有ECC错误的set/way，这样master下次replay时就不会遇到ECC，终究还是要有一方做出妥协。

5

激励增强

基于以上的分析，在激励实现中，对于slave stimulus，一定要实现always fault regions，也就是master如果访问到该区间，slave一定返回response error。对于master stimulus中，也可以针对slave返回的某种响应一定做replay。

文章来源于 专芯致志er ， 作者 谷公子

9.15-16，杭州，EDA年度盛会 邀请函