Seminar OpenTitan – Test, CI, Qualitätsmetriken und Freigabeprozesse

OpenTitan kombiniert RTL, generierte Hardwareartefakte, Firmware, Hostwerkzeuge und plattformspezifische Tests. Qualität entsteht nur, wenn diese Ebenen in einer gemeinsamen Teststrategie mit eindeutigen Ergebnissen, Konfigurationen und Freigabekriterien verbunden werden.

Das Seminar zeigt, wie lokale Prüfungen, Continuous Integration, Regressionen, Coverage und manuelle Sicherheitsbewertungen zu einer belastbaren Entscheidung führen. Fehlgeschlagene, flüchtige und blockierte Tests werden ebenso behandelt wie bestandene Tests.

Inhaltsübersicht

• Seminarziel
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
  • Qualitätsmodell und Testarchitektur
  • Statische Prüfungen, Lint und Format
  • Formale und strukturelle Nachweise
  • DVSim und Simulationsregressionen
  • Coverage und Qualitätsmetriken
  • Firmware-, Host- und On-Device-Tests
  • CI-Pipeline und Reproduzierbarkeit
  • Flaky Tests und Fehlertriage
  • Änderungswirkung und Release Gates
  • Evidenz und kontinuierliche Verbesserung
• Praxisübungen

Seminarziel

Eine mehrstufige OpenTitan-Test- und CI-Strategie soll aufgebaut, mit aussagekräftigen Qualitätsmetriken versehen und in einen revisionsfähigen Freigabeprozess mit klarer Fehlertriage und Änderungswirkung überführt werden können.

Zielgruppe

Test- und Verifikationsleitung, RTL- und Firmwareentwickler, CI- und Build Engineers, Qualitätsmanagement, Release-Verantwortliche, Security Assurance und technische Projektleitung.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Hardware- und Firmwareentwicklung, Git, automatisierten Builds und Tests. Erfahrung mit Simulation, CI-Systemen oder Verifikationsmetriken ist hilfreich.

Lernziele

• Testebenen und Plattformen nach Aussagekraft zuordnen
• Bazel- und DVSim-Abläufe reproduzierbar in CI integrieren
• Coverage und Qualitätsmetriken fachlich korrekt interpretieren
• Fehlertriage, Flaky-Test-Behandlung und Regressionssteuerung etablieren
• Release Gates mit nachvollziehbarer Evidenz definieren

Seminarinhalte

Schritt 1: Qualitätsmodell und Testarchitektur

1. Produktanforderungen, Sicherheitsziele und Integrationsrisiken als Testquellen erfassen
2. Unit-, IP-, Top-Level-, Firmware-, System- und Silicon-Tests abgrenzen
3. Testverantwortung, Umgebung und erwartete Evidenz je Ebene festlegen
4. Lücken und Doppelprüfungen in einer Traceability-Matrix sichtbar machen

Schritt 2: Statische Prüfungen, Lint und Format

1. RTL-, HJSON-, C-, Python- und Builddateien den passenden Prüfwerkzeugen zuordnen
2. Format-, Stil-, Semantik- und Konfigurationsfehler unterscheiden
3. Lokale Presubmit-Prüfungen vor teuren Regressionen ausführen
4. Ausnahmen nur mit Begründung, Geltungsbereich und Ablaufdatum verwalten

Schritt 3: Formale und strukturelle Nachweise

1. Geeignete Protokoll-, Sicherheits- und Erreichbarkeitseigenschaften auswählen
2. Assertions, Annahmen und Abdeckungsziele nachvollziehbar formulieren
3. Beweis, Gegenbeispiel und Unentscheidbarkeit korrekt unterscheiden
4. Formalergebnis mit Simulation und Designreview verbinden

Schritt 4: DVSim und Simulationsregressionen

1. Testlisten, Seeds, Konfigurationen und Ressourcenprofile strukturieren
2. Compile-, Run- und Analysephase voneinander trennen
3. Pass, Fail, Timeout, Infrastrukturfehler und Blocked korrekt klassifizieren
4. Fehlercluster nach gemeinsamer Ursache und erstem fehlerhaften Stand triagieren

Schritt 5: Coverage und Qualitätsmetriken

1. Code-, Functional-, Assertion- und Testplan-Coverage unterscheiden
2. Zielwerte nicht isoliert, sondern anhand kritischer Funktionen interpretieren
3. Unreachable, excluded und untested mit Begründung dokumentieren
4. Trend, Delta und Risikowirkung statt eines einzelnen Prozentwerts bewerten

Schritt 6: Firmware-, Host- und On-Device-Tests

1. Hostbibliotheken, Device-Software und Transportebene getrennt testen
2. On-Device-Tests mit eindeutiger Initialisierung und Ergebniskennzeichnung aufbauen
3. Simulation, FPGA und Silizium mit gemeinsamen Testfällen und Plattformfiltern verbinden
4. Logs, Artefakte und Zielkonfiguration für jede Ausführung sichern

Schritt 7: CI-Pipeline und Reproduzierbarkeit

1. Presubmit, Nightly, periodische Vollregression und manuelle Gates staffeln
2. Toolchain, Abhängigkeiten, Container beziehungsweise Runner und Caches kontrollieren
3. Sharding, Retry und Timeout so einsetzen, dass Fehler nicht verdeckt werden
4. Artefakte, Logs, Coverage und Testmetadaten langfristig nachvollziehbar speichern

Schritt 8: Flaky Tests und Fehlertriage

1. Reproduzierbaren Produktfehler, Testfehler und Infrastrukturfehler voneinander trennen
2. Seed, Plattform, Timing und Parallelität als Flaky-Ursachen untersuchen
3. Quarantäne mit Eigentümer, Frist und Risiko statt dauerhaftem Ignorieren einsetzen
4. Fehlerpriorität anhand von Sicherheitswirkung, Reichweite und Releasebezug festlegen

Schritt 9: Änderungswirkung und Release Gates

1. Betroffene IP, Firmware, Generatoren und Plattformen aus einer Änderung ableiten
2. Pflichttests und zusätzliche risikobasierte Regressionen auswählen
3. Offene Befunde, Coverage-Lücken und Ausnahmen in die Freigabeentscheidung aufnehmen
4. Release nur mit identifizierbarem Quellstand, Artefakten und signierter Entscheidung zulassen

Schritt 10: Evidenz und kontinuierliche Verbesserung

1. Testpläne, Ergebnisse, Reviews, Befunde und Ausnahmen als Evidenzpaket strukturieren
2. Qualitätsmetriken über Releases und Komponenten vergleichbar halten
3. Wiederkehrende Fehler in Prozess-, Tool- oder Architekturverbesserungen überführen
4. Lessons Learned mit konkretem Eigentümer und überprüfbarer Maßnahme abschließen

Praxisübungen

1. Eine Traceability-Matrix von Sicherheitsanforderung bis Testebene erstellen
2. Eine DVSim-Regression mit Ergebnis- und Fehlerklassifikation planen
3. Coverage-Lücken anhand von Risiko statt nur Prozentwert priorisieren
4. Einen Flaky-Test-Fall mit Reproduktion, Quarantäne und Schließkriterium bearbeiten
5. Ein Release-Gate mit Pflichtnachweisen, Ausnahmen und Freigabeentscheidung definieren