nutshell-cache-verification/docs/test_plan.md

NutShell Cache 测试计划

验证目标

验证 rtl/Cache.v 在处理 CPU 侧 SimpleBus 读写请求时，对缓存命中/缺失、写掩码、替换写回、MMIO 旁路和 back-to-back 请求的可见行为与参考模型一致。

特性矩阵

ID	特性	风险	验证方法	对应实现
F1	冷读 miss/refill	refill 顺序、READLST 数据错误	smoke + random	CacheCRVGenerator.smoke/random_sequence
F2	写命中/写缺失	脏位、写回、写分配错误	full-mask write 后 read	smoke, same_set_conflict
F3	byte mask 部分写	mask 展开/merge 错误	单字节、边界、稀疏、连续 mask	mask_corners
F4	同 index 多 tag 冲突	4-way 替换、脏行写回错误	>4 tags 映射同一 set	same_set_conflict(tags=7)
F5	MMIO decode/旁路	0x3... 和 0x4...-0x7... 区间误缓存、MMIO 被错误缓存	双窗口读写 + 外部 MMIO 状态变化	mmio_window, test_mmio_second_window_is_uncached
F6	back-to-back hazard	无空拍依赖读写错误	连续读写同 set/word	back_to_back_hazards
F7	响应协议	WRITERSP/READLST 命令错误、ready/valid 死锁	Toffee driver/monitor + timeout	SimpleBusMasterAgent, SimpleBusRam
F8	coherence probe	probe hit/miss 响应错误，CPU 侧验证无法发现	定向填充 clean line 后 probe hit；空 set probe miss	tests/test_coherence.py, NtCacheEnv.coh_agent
F9	flush/burst/size RTL stress	flush 忙碌态、burst counter、size 透传未覆盖	refill 期间 flush、raw write burst、size=0..7	tests/test_coverage_stress.py

回归分层

1. Model unit：不依赖 RTL，验证 CRV、Oracle、Scoreboard、故障内存与覆盖率闭合。
2. Smoke hardware：最短冷读、全写、部分写、邻近 word 检查。
3. Directed hardware：mask corner、同组冲突、MMIO 双窗口。
4. Coherence directed hardware：验证 io_out_coh_req/resp probe hit/miss 基本一致性入口。
5. Random CRV hardware：固定 seed 的可复现随机流，覆盖热点 index、随机 tag、mask 分类和 MMIO。
6. Fault-injection audit：用 RTL mutant 或故障内存确认验证环境对典型 bug 有检出能力。

退出准则

• make regression 全部通过。
• Functional coverage 必达 bin 无缺失；硬件随机测试覆盖率不低于 90%，模型回归目标为 100%。
• Scoreboard 无 pending 响应，所有硬件响应由 Toffee 比较通过。