Skalierbare Verifizierung der Speicherkonsistenz in Hardware

Centrala begrepp

QED basiert auf der Beobachtbarkeit, dass eine Hardwareumordnung nur dann relevant ist, wenn ein verbotener Wert erzeugt wird. QED betrachtet nur direkt geordnete Befehlspaare und externe Ereignisse, die als Platzhalter für Befehle in anderen Kernen dienen, um Skalierbarkeit in Bezug auf die Anzahl der in Bearbeitung befindlichen Speicherbefehle und der Kerne zu erreichen.

Sammanfattning

QED ist ein skalierbarer Ansatz zur Verifizierung der Speicherkonsistenz in modernen Out-of-Order-Issue-Prozessoren.
Der Schlüssel zur Skalierbarkeit ist, dass QED nur direkt geordnete Befehlspaare und intervenierende externe Ereignisse betrachtet, anstatt alle in Bearbeitung befindlichen Befehle zu berücksichtigen. Außerdem muss QED nur die Reihenfolge der externen Ereignisse mit den Anweisungen des jeweiligen Kerns, nicht aber den Ursprung der Ereignisse, berücksichtigen.
QED verwendet einen beobachtbarkeitsbasierten Ansatz, bei dem überprüft wird, ob eine umgeordnete Ausführung, die bestimmte beobachtete Werte erzeugt, ohne Änderung der Werte in eine MCM-konforme Reihenfolge zurückgeführt werden kann. Wenn dies nicht möglich ist, liegt eine MCM-Verletzung vor.
QED unterteilt die Verifizierung in zwei Teile: Zunächst wird eine erschöpfende Exploration aller möglichen Befehlspaare und externer Ereignisse durchgeführt, die in einem Entscheidungsbaum von einfachen Prädikaten resultiert. Im zweiten Teil wird die RTL-Implementierung ausgewertet, um diese Prädikate zu überprüfen.

Statistik

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Citat

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Viktiga insikter från

QED

by Gokulan Ravi... på arxiv.org 04-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.03113.pdf

Djupare frågor

Wie könnte QED für andere Speicherkonsistenzmodelle als SC, TSO und RISC-V WMO erweitert werden?

Um QED für andere Speicherkonsistenzmodelle zu erweitern, müssten zunächst die spezifischen Anforderungen und Regeln jedes Modells berücksichtigt werden. Dies würde die Erstellung neuer Exploration- und Entscheidungsbäume erfordern, die die spezifischen Anforderungen jedes Modells widerspiegeln. Darüber hinaus müssten neue Prädikate entwickelt werden, um die Einhaltung der Regeln jedes Modells zu überprüfen. Die Automatisierung dieses Prozesses würde die Erstellung von Exploration- und Entscheidungsbäumen für jedes neue Modell sowie die Entwicklung von Prädikaten erfordern, die die Einhaltung der spezifischen Regeln des Modells überprüfen.

Welche Herausforderungen müssen bei der vollständigen Automatisierung der Prädikatevaluierung gegen die RTL-Implementierung überwunden werden?

Die vollständige Automatisierung der Prädikatevaluierung gegen die RTL-Implementierung würde einige Herausforderungen mit sich bringen. Eine Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass alle relevanten Signale und Variablen in der RTL-Implementierung korrekt zugeordnet sind, um die Prädikate zu überprüfen. Dies erfordert eine genaue Zuordnung von Architektenmetadaten zu den entsprechenden Variablen im RTL-Code. Eine weitere Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass die Prädikate korrekt gegen die RTL-Implementierung überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Implementierung den Anforderungen des Modells entspricht. Die Skalierbarkeit des Prozesses bei der Überprüfung großer Mengen potenzieller Zustände in der RTL-Implementierung ist ebenfalls eine Herausforderung, die bewältigt werden muss.

Wie könnte QED für zukünftige Optimierungen in der Kohärenzschnittstelle erweitert werden, die die Ereignisreihenfolge umordnen?

Für zukünftige Optimierungen in der Kohärenzschnittstelle, die die Ereignisreihenfolge umordnen, könnte QED erweitert werden, um diese Änderungen zu berücksichtigen. Dies würde die Entwicklung neuer Regeln und Prädikate erfordern, um sicherzustellen, dass die umgeordneten Ereignisse die Speicherkonsistenzregeln des Modells einhalten. Darüber hinaus müssten neue Exploration- und Entscheidungsbäume erstellt werden, um die Auswirkungen der umgeordneten Ereignisse auf die Speicherkonsistenz zu analysieren. Die Automatisierung dieses Prozesses würde die Entwicklung von Mechanismen zur Überprüfung der Einhaltung der neuen Regeln und Prädikate gegen die geänderte Kohärenzschnittstelle umfassen.