現今乙太網路系統單晶片(SoC)設計日益復雜，且電路與功能的模擬驗證更是曠日費時；而利用硬體模擬技術，可處理大量驗證作業，并支援多用戶同時進行，能較傳統軟體模擬方法，達到更快速、準確的效果，有助SoC設計人員提高工作效率。

乙太網路VirtuaLAB軟體可提供由軟體控制的整合環境，用于生成、傳輸和分析乙太網路封包，從而對硬體模擬平臺內映射的乙太網系統單晶片(SoC)進行測試。隨著對連通性需求的大幅增長，網際網路已成為數10億用戶的主要通訊手段。根據“Internet Live Stats”指出，2014年網際網路覆蓋人數已達到30億，占全球人口約40%。

網際網路實現了廣泛的資料通訊服務，如電子郵件、視訊下載、Google搜索、推特(Twitter)消息發送、Skype電話等等。表1列出了每天和每一秒鐘的主要網際網路活動數量。

網際網路的起源可以追溯到不同時間不同地點的多項發明的匯合，集眾人之力完成。垂直發展包括封包交換技術、通訊協議以及源自20世紀60年代的電信行業活動。Xerox Palo Alto實驗室在傳輸控制協定(網際網路協定或TCP/IP)基礎上創建了專為“區域網路”(LAN)開發的乙太網標準。

個人電腦的發明，推動了網際網路發展，使其成為現如今這樣擁有30億使用者的網路。沒有個人電腦及其關聯設備(如印表機和掃描器)，網際網路可能就只能局限于軍事和學術機構中。

在網路術語中，所有連接到網路的設備都被分類為網路節點。在最基本的網路結構中，各節點通過集線器連接在一起。即多埠設備將任何到達的資訊包復制到與之連接的所有其他埠(節點)(圖1)。

圖1　典型基于集線器的網路配置

這種最簡單的方法存在一個問題，即網路的發展會被限制在數臺設備或節點當中。

基于集線器的網路中，有四個問題阻礙了網路擴展：

．頻寬：通過一段時間內傳輸的資料量進行測量。在集線器網路中，使用者共用總頻寬。

．延遲：通過封包到達目的地的時間進行測量。在集線器網路中，傳輸規則使得延遲增加到不能接受的程度。

．網路故障：在集線器網路中，一個節點可能會引發其他節點出現問題，如過度廣播或不恰當的速度設置。

．沖突：多個節點同時傳輸封包時會發生沖突，因此可能有必要進行重新傳輸。

要解決并糾正這些問題，業界開發了可替代集線器的新設備。其中，交換機和路由器可保留頻寬、降低延遲、避免網路故障以及防止沖突。

乙太網SoC案例研究

早在1989年，Kalpana就發明了七埠乙太網交換機，可處理10Mbit/s流量。時至今日，乙太網交換機和路由器已達到256個埠，到年底可能還將達到1024個埠，它們可處理1/10/40/100/120Gbit/s的流量。盡管業界預測未來埠數量還將增加，但受到傳輸介質的限制，頻寬不太可能會提升到1000Gbit/s，可看到采用平行處理方法增加頻寬的措施。網路交換的延遲持續下降，到如今，最低延遲已降至1μs以下。

大量埠、流量增加、延遲降低、安全性整體提升以及易用性，使得如今的網路交換機和路由器成為巨大的電路設計，達到了五億邏輯閘數量級，僅屈居于最大的處理器和圖形晶片之后。網路SoC的設計，包含128埠乙太網介面，且可支援1/10/40/100/120Gbit/s等不同的連結速度，在實體晶片可用之前，驗證此類復雜積體電路(IC)設計是一項難以完成的任務。

當可以在電路區塊層級使用硬體描述語言(HDL)模擬時，用模擬流量來驗證數億門級的整個設計顯得不合實際，而且必然會被淘汰。這是在電路內類比(ICE)模式中采用硬體模擬的主要案例。

這種驗證方式的獨特之處在于能通過真實流量對設計進行測試。設定上針對每個埠需要一臺乙太網測試儀。由于測試儀和模擬的待測設計(DUT)之間速度范圍差異較大，因此不能直接連接，需要在兩者之間插入速率適配器。這樣就可以將測試儀的高速調整到類比至DUT的相對較低速度。

分析中的設計含128個埠，需要設置128個乙太網測試儀和128個乙太網速度適配器，以及大量接線(圖2)。除了錯綜復雜的布線、潛在的硬體不可靠性、整體開支外，最令人沮喪的是整個設置只能支援模擬實驗室附近的單一用戶。

圖2　128埠且支援1/10/40/100/120Gbit/s傳輸率的乙太網交換機通過電路內類比(ICE)進行驗證。