张少锋，田 泽,3，吴晓成，张 骏,3，陈 佳

(1.航空工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710068；2.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安 710068；3.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安 710068)

0 引言

在人工智能技术和各种并行计算应用蓬勃发展的今天，GPU作为高性能计算平台扮演着极其重要的角色，随着GPU芯片规模的日益复杂和庞大，其设计难度也日益增高。传统的“瀑布”式芯片设计及验证方法存在架构、软件和RTL之间缺乏有效的协同设计验证手段，导致算法、硬件结构、软硬件交互和软件实现的问题直到RTL仿真阶段才集中暴露出来，再加上无法避免的RTL逻辑实现缺陷，芯片设计各环节之间的迭代周期和难度大幅增加，传统的芯片设计及验证方法已不能满足架构复杂的GPU的设计开发要求。综合运用SysML和SystemC软硬件设计语言的基于事务级模型的芯片设计验证方法应运而生，给架构、软件和RTL设计提供了统一的协同设计验证载体，缩短了芯片设计验证的迭代环，逐渐成为主要方法[1-3]。

GPU是涉及计算机学、图形学和微电子学等多学科交叉的高复杂度集成电路，模块化设计是必由之路，其中任务调度单元是GPU的关键子模块，是连接用户着色任务和GPU染色内核的纽带。本文采用SysML和SystemC构建了任务调度单元的视图模型和事务级建模(Transaction-Level Modeling,TLM)模型，通过软硬件协同仿真，验证和优化了任务调度单元架构和算法设计，为软件开发提供了虚拟原型，并为RTL设计验证提供了先验依据和参考模型[4-8]，有效降低了GPU设计验证迭代的复杂度，加速了GPU的设计验证进度。……