Trace-based automated logical debugging for high-level synthesis generated circuits

In this paper we present an approach for debugging hardware designs generated by High-Level Synthesis (HLS), relieving users from the burden of identifying the signals to trace and from the error-prone task of manually checking the traces. The necessary steps are performed after HLS, independently of it and without affecting the synthesized design. For this reason our methodology should be easily adaptable to any HLS tools. The proposed approach makes full use of HLS compile time informations. The executions of the simulated design and the original C program can be compared, checking if there are discrepancies between values of C variables and signals in the design. The detection is completely automated, that is, it does not need any input but the program itself and the user does not have to know anything about the overall compilation process. The design can be validated on a given set of test cases and the discrepancies are detected by the tool. Relationships between the original high-level source code and the generated HDL are kept by the compiler and shown to the user. The granularity of such discrepancy analysis is per-operation and it includes the temporary variables inserted by the compiler. As a consequence the design can be debugged as is, with no restrictions on optimizations available during HLS. We show how this methodology can be used to identify different kind of bugs: 1) introduced by the HLS tool used for the synthesis; 2) introduced using buggy libraries of hardware components for HLS; 3) undefined behavior bugs in the original high-level source code

Using Efficient Path Profiling to Optimize Memory Consumption of On-Chip Debugging for High-Level Synthesis

High-Level Synthesis (HLS) for FPGAs is attracting popularity and is increasingly used to handle complex systems with multiple integrated components. To increase performance and efficiency, HLS flows now adopt several advanced optimization techniques. Aggressive optimizations and system level integration can cause the introduction of bugs that are only observable on-chip. Debugging support for circuits generated with HLS is receiving a considerable attention. Among the data that can be collected on chip for debugging, one of the most important is the state of the Finite State Machines (FSM) controlling the components of the circuit. However, this usually requires a large amount of memory to trace the behavior during the execution. This work proposes an approach that takes advantage of the HLS information and of the structure of the FSM to compress control flow traces and to integrate optimized components for on-chip debugging. The generated checkers analyze the FSM execution on-fly, automatically notifying when a bug is detected, localizing it and providing data about its cause. The traces are compressed using a software profiling technique, called Efficient Path Profiling (EPP), adapted for the debugging of hardware accelerators generated with HLS. With this technique, the size of the memory used to store control flow traces can be reduced up to 2 orders of magnitude, compared to state-of-the-art

Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation vonSchaltungen und Systemen: MBMV 2015 - Tagungsband, Chemnitz, 03. - 04. März 2015

Der Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV 2015) findet nun schon zum 18. mal statt. Ausrichter sind in diesem Jahr die Professur Schaltkreis- und Systementwurf der Technischen Universität Chemnitz und das Steinbeis-Forschungszentrum Systementwurf und Test. Der Workshop hat es sich zum Ziel gesetzt, neueste Trends, Ergebnisse und aktuelle Probleme auf dem Gebiet der Methoden zur Modellierung und Verifikation sowie der Beschreibungssprachen digitaler, analoger und Mixed-Signal-Schaltungen zu diskutieren. Er soll somit ein Forum zum Ideenaustausch sein. Weiterhin bietet der Workshop eine Plattform für den Austausch zwischen Forschung und Industrie sowie zur Pflege bestehender und zur Knüpfung neuer Kontakte. Jungen Wissenschaftlern erlaubt er, ihre Ideen und Ansätze einem breiten Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft zu präsentieren und im Rahmen der Veranstaltung auch fundiert zu diskutieren. Sein langjähriges Bestehen hat ihn zu einer festen Größe in vielen Veranstaltungskalendern gemacht. Traditionell sind auch die Treffen der ITGFachgruppen an den Workshop angegliedert. In diesem Jahr nutzen zwei im Rahmen der InnoProfile-Transfer-Initiative durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekte den Workshop, um in zwei eigenen Tracks ihre Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zu präsentieren. Vertreter der Projekte Generische Plattform für Systemzuverlässigkeit und Verifikation (GPZV) und GINKO - Generische Infrastruktur zur nahtlosen energetischen Kopplung von Elektrofahrzeugen stellen Teile ihrer gegenwärtigen Arbeiten vor. Dies bereichert denWorkshop durch zusätzliche Themenschwerpunkte und bietet eine wertvolle Ergänzung zu den Beiträgen der Autoren. [... aus dem Vorwort