在芯片功用验证中，仿真波形一直是调试的重要手法。经过观测剖析波形，工程师能够揣度代码是否正常运转，电路的功用是否正确，规划是否满意预期。波形处理了芯片验证调试中可观测性的问题，尽管独自依靠观测波形缺乏以处理调试的一切问题，可是波形是一个最根本的手法。许多 FPGA 和硬件规划工程师都将仿真波形看作是硬件调试的示波器或许逻辑剖析仪。

　　数字电路中的波形一般由四值逻辑表明，包含：1 – 高电平，0 – 低电平， X – 不定态，Z – 高阻态。

　　业界的有多种波形格局，除了 VCD 是一个揭露的规范格局之外，其他商业性质的各具特色，在功用和功用上各有优缺点。现在业界最遍及运用的是 C2 东西，它具有十分高效的数据紧缩率，用户界面也十分友爱，可是在大型规划上数据加载仍是稍慢，底层优化有待进一步改善。C1 东西操作性稍显杂乱，人机界面的易用性还有很大的进步空间。B 东西中规中矩，它和 A 东西在数据紧缩率上都不能和 C2 东西比较。下列表格列出各自的一些特性。

　　一个 IP 或许包含着数千万个的信号，这些信号随时刻发生的数据量是巨大的。如果在波形体系中不对数据进行有用的紧缩，而仅仅简略的随时刻来记载波形数据，这样终究的数据量将是巨大的。即便在现在磁盘价格日益下降的今日，这样的数据量关于一个杂乱 IP 或许 SOC 的调试来说，这种许多的磁盘空间积累也是无法承受的。一个巨大的波形不只仅对磁盘空间发生各种应战，最大的问题还在于当调试器调用这些数据的功率。

　　业界比较通用的波形敞开规范是根据 VCD ( Value Change Dump ) 格局的，这个格局是根据 IEEE1364 规范的，也便是 VerilogHDL 规范中界说的一个用文本方法存储波形的数据格局。这种格局首要是记载波形的称号，对应数值改变的时刻点，和数值改变量。他的最中心的思维是只在 Value change ( VC ) 的时分做数据和时刻点记载，而在没有 VC 时分不做任何记载。

　　因为它不必记载每个时刻点的波形数值，从某种意义上来说也有必定的数据紧缩作用。但即便如此，在一个杂乱 IP 中发生的 VCD 文件尺度也或许超越几百 GB，因为是文本数据格局，东西在读取文件索引数据上功率也不高，因而，在大型规划中运用 VCD 做波形调试，会遇到许多功用瓶颈。

　　各大 EDA 商业公司都有自己的波形格局。尽管详细的规范都是私有的，但大致都是根据数据库的方法来存储和办理波形数据。这些数据不只仅是存储，还会进一步地紧缩和优化，以便削减磁盘开支，并让东西更有用地读取和办理数据。因为波形是调试的重要东西，各大 EDA 厂家都有针对波形的紧缩技能，对调试器的图形波形界面都做了优化，便利用户的运用，最大程度进步调试的功率。可是，除了要害的紧缩技能之外，对东西来说还有一个重要的特性便是内存办理技能。

　　一个调试东西的内存办理技能决议了这个东西的可用性和易用性。在当下许多数据交互的仿真技能领域，优异的内存办理技能对东西而言至关重要。简略的来说，内存办理便是东西需求数据放置在磁盘或许内存中寻求一个平衡点，或最优化的比率。

　　过多的数据放在磁盘，每次东西在加载波形时分会十分缓慢 ; 过量的数据加载到内存，会形成内存爆破，让整个服务器运转缓慢，然后也导致功率和用户体会下降。

　　有个笑话，说某工程司理特别要求工程师有必要在正午 12 点开端加载波形调试，加载进程中内存根本耗尽，服务器无法做其他作业，吃完午饭午休后，东西完结波形加载，工程师就能够看波形开端调试作业了，这样就可防止时刻糟蹋。这个笑话尽管经不起细心琢磨，可是它反映了某些东西在内存办理上的缺点和缺乏，会导致严峻的功用问题和下降用户体会。无论如何，一款好的调试东西都要处理或许防止这些问题。

　　除了上述说到的底层中心技能以外，关于波形东西技能本身来说，它有必要具有几个要害运用层面技能：仿真器的高效合作，以及场景级 ( scenario ) 和业务级 ( transaction ) 操作类型的表明。尽管波形十分直观地反映了规划内部的信号改变，可是规划本身是 RTL，并且是信号间有彼此相关，因而调试不能仅仅依靠于观测波形，许多时分工程师需求仿真器的合作让调试变得愈加有用。

　　RTL 和测验渠道 ( testbenches ) 在运转后，其实本身很相似通用软件代码运转进程，许多工程师在观测波形改变的时分也期望能了解代码的履行情况 ; 同样在代码调试的进程中，许多时分需求了解代码的履行进程和相对应的信号改变。这个时分对仿真器的单步动态调试能够合作波形改变，工程师能够直观的了解某段代码的履行进程和信号改变。这种相似软件单步调试的方法也是芯片验证中常用的手法之一。

　　信号驱动追寻 ( signal driver tracing ) 是一种常用的调试技能，它经过某个信号查询它的驱动源头。当用户在波形界面上发现信号在某个时刻出现问题后，用户能够追寻这个信号的驱动源，这样调试相似成果到原因 ( effect and cause ) 推导进程，大大加强了调试的有用性。一般信号的源头或许不是单一而是多个，用户能够挑选在波形界面来观测多个源头，也能够经过仿真器和调试器的合作来挑选运用代码或许电路图 ( schematic ) 方法进行观测。这种信号溯源技能需求仿真器和调试东西的有机结合，底层也需求高效数据库的支撑。

　　业务级视图 ( Transaction Viewer ) 。在杂乱规划中许多的信号里厘清数据实在意义是十分困难的，用户往往需求参阅几十个信号的量的改变来确认数据类型和操作。例如，一个 AXI 协议的读写操作涉及到的信号或许有 20 多个。完结一次读写需求用户在一段时刻内观测许多信号的改变，这种操作功率低下，不利于长期的调试进程。Transaction viewer 可在图形界面供给更高层次的视角，让用户直观地了解这些 transaction 的数据类型和界说，而不需求再从底层信号剖析数据。有了这个东西，用户能够快速剖析调试数据，包含 enum type, class based transaction, sequence item 等等。当然，要完成一个 transaction 可视化，仍是需求仿真器合作，以及代码的一些额定作业，比方运用验证 IP ( VIP ) ，或许运用 SystemVerilog 等高档建模言语描绘。

　　波形东西和其他的验证东西不相同，它是一个频频和用户交互的图形界面，这些交互表现在用户的鼠标键盘操作和对图形长期的肉眼观测 ; 和大多商业软件或许移动 App 相同，这个东西需求用户长期操作和交互，用户体会成为了波形东西至关重要的一个要素。用户体会浅显来说便是东西的流通度和易用性。加载波形的速度，波形窗口缩放的呼应，代码和波形彼此对应 ( cross-probing ) ，波形比较与兼并等，都能够看成是东西的流通度的表现。

　　东西的流通度，除了东西本身的优化，首要还取决于上面谈到的数据紧缩和内存办理的优化。一个好的波形东西应该能让工程师很快上手操作，而不需求花费时刻学习或训练。简略的功用能够快速地经过菜单选项完成，杂乱的功用也能够敞开数据接口，让用户编程操作。

　　上述谈到的几点其实都是彼此相关的。优异的功用能够确保东西的流通度，而调试的功率也有助于进步东西的用户体会。波形体系仅仅仿真调试东西中的一个部分，调试东西还有许多许多其他的中心技能，比方代码和电路图调试等。可是观测波形是验证工程师最常用的一种手法，作者期望经过介绍波形体系中的一些根本技能让用户将来挑选东西时愈加有针对性。一起也期望验证工程师能运用好东西，进步作业功率。