为什么这个细分市场如此有前途，你需要知道什么才能在这个领域取得成功。
如果你正在半导体行业规划你的职业生涯，一定要考虑处理器设计。现在，像你这样有抱负的VLSI工程师可以在学习教科书的同时实现开源处理器RISC-V。但是VLSI工程师为什么要理解处理器设计呢?是否每个人都作为RTL设计器实现处理器?
在本文中，我将解决这些问题，并解释为什么学习处理器对您在半导体行业的长期职业生涯至关重要。
任何芯片，一个简单的嵌入式微控制器，或一个复杂的片上系统(SoC)，都会有一个或多个处理器。图1显示了一个复杂的电子系统，它由智能手机等电子设备所需的硬件和软件组成。
图1:电子系统。
硬件由一个复杂的SoC组成，其中包含了设备所需的几乎所有组件。以智能手机为例，我们集成了所有硬件知识产权(IP)，如cpu、gpu、dsp、应用处理器、USB、UART、SPI、I2C、GPIO等接口IP，以及系统控制器、带控制器的内存、蓝牙和WiFi等子系统，并创建了SoC。使用soc可以帮助我们减少设备的尺寸和功耗，同时提高其性能。
软件由应用软件和系统软件组成。应用软件提供用户界面，系统软件提供应用软件处理硬件的接口。在智能手机中，应用软件可以是YouTube、Netflix、Calculator等移动应用程序，系统软件可以是iOS或Android等操作系统。系统软件提供了固件和协议栈等一切，以及应用软件与硬件交互所需的操作系统。操作系统作为系统软件的核心组件，并行管理多个应用程序线程、内存分配和I/O操作。
这一切都是这样运作的。当您调用智能手机上的计算器等应用程序时，操作系统将可执行二进制文件从存储内存加载到RAM中。然后它立即将起始地址加载到处理器的程序计数器中。处理器[ARM/x86/RISC-V]执行PC [RAM地址]指向的RAM中加载的二进制文件。这个预编译的二进制文件只是处理器的机器语言，因此处理器根据它的指令[ADD/SUB/MULT/LOAD]来执行应用程序，并计算结果。
简化处理器指令集架构(ISA)可以帮助VLSI工程师在系统级处理任何复杂的芯片。作为SoC实现过程的一部分，他们可能需要在整个职业生涯中处理各种事情，如用于系统建模的虚拟原型，子系统和SoC功能验证，硬件-软件协同验证，仿真，ASIC原型，硅后验证等。它要求对硬件和软件都有完整的知识和理解，特别是在与软件团队沟通处理软件、RTOS/固件/堆栈时，作为验证或验证等特定事情的专家独立工作。
那么，在你的长期VLSI职业生涯中，你能做些什么来平稳地行进呢?答案:实现一个像RISC-V这样的处理器。它帮助你理解各种事情，比如RTL流水线架构和验证。使用相同的处理器，实现一个小型子系统，如嵌入式微控制器。此外，在模拟器/FPGA板上使用固件代码[C/ c++应用程序]进行验证。它帮助您了解完整的产品开发周期，并处理任何芯片/SoC。
例如，您可能遇到复杂的SoC验证环境，如图2所示。SoC测试平台[TB]将拥有各种测试平台组件，如标准UVM验证ip [USB/蓝牙/WiFi和标准接口]，带有UVM包装器的遗留HDL TB组件[JTAG代理]，自定义UVM代理[固件代理]，以及一些监视器，此外还有计分板和SystemC/C/ c++功能模型。在这种情况下，您必须同时处理固件和UVM序列。作为一名验证工程师，您需要知道如何使用标准vip、遗留HDL bfm和固件代码实现这种混合验证环境，更重要的是，如何使用EDA工具自动化模拟。
图2:SoC验证环境。uvm -通用验证方法UVC-UVM验证组件bfm -总线功能模型vip -验证IP ral -寄存器抽象层。
让我来解释一下它是如何工作的。例如，如果SoC使用ARM处理器，我们通常将ARM RTL[加密网络列表]替换为其称为DSM[设计仿真模型]的功能模型，该模型可以使用固件[用C编写]作为刺激来启动任何操作并驱动所有其他外围设备[RTL ip]。因此，SoC验证人员编写UVM序列，通过固件测试用例生成各种定向场景，并验证SoC功能。在模拟过程中，完整的C源代码被编译为目标代码[ARM机器语言二进制]，并将其加载到片上RAM中。ARM处理器模型[DSM]从内存中读取目标代码，并通过配置和驱动所有RTL外围模块[Verilog/VHDL]来启动操作。
只知道HVL(如SystemVerilog)中的UVM TB编码是没有帮助的。我们需要能够很好地理解处理器和RTL的优秀VLSI工程师来调试和修复模拟故障，并与设计人员和软件程序员有效地沟通实现问题。行业中的大多数传统验证工程师都是作为测试台编码员进行黑盒验证，管理回归测试。由于AI在EDA中的应用将使RTL和测试用例生成自动化，下一代VLSI工程师应该准备好对硬件和软件的全面理解，以处理芯片和soc的实现，并且充分了解一个处理器是他们长期职业生涯中迈出第一步的正确方式。
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