硬件仿真(Hardware Emulation)是将数字电路映射为门电路或布尔运算单元，并通过专用硬件执行电路功能，快速完成功能验证。对于规模千万门级以上的芯片，软件仿真难以在短时间内完成海量验证工作，硬件仿真可显著缩短验证时间;同时，硬件仿真的执行结果与实际电路周期级精确对应，仿真速度快，而且具备调试可见性。下面基于硬件仿真器讲解硬件仿真。

1.硬件仿真器的加速机理

与软件仿真器基于通用CPU仿真电路的方式不同，硬件仿真器将电路映射到定制现场可编程门阵列的逻辑单元或专用布尔运算处理器阵列(Boolan Processor Array)上执行。硬件仿真器的执行硬件具有逻辑单元、存储器等基本电路结构，其功能与实际电路一致， 可实现与电路相对应的逻辑功能，执行速度比软件仿真速度快1~4个数量级。同时，定制可编程FPGA和布尔处理器都可提供电路的调试接口，具有与软件仿真器相同的调试可见性。

2.硬件仿真器的主要参数

(1)容量:包括逻辑门容量、存储器容量和输入输出端口数量。容量决定了最大可映射的电路规模，若电路规模超出硬件仿真器容量，则将电路划分后分别映射到软件仿真器和硬件仿真器协同仿真。

(2)仿真速度:每秒执行的电路时钟周期数。仿真速度与电路规模无关，由硬件仿真器的硬件结构决定。

(3)并行度:同时可接入的用户数或同时执行仿真的线程数。

3. 硬件仿真器的用途

(1)回归测试和压力测试，如大规模随机性验证。

(2)软硬件协同验证，如系统芯片、嵌入式操作系统、驱动程序和应用程序的协同验证。

(3)其他复杂验证，如复杂软件协议栈、多参考帧的视频编解码电路。仿真器相关数据的对比见表5-3。

硬件仿真器除了不断扩大容量、提高仿真速度，目前开始以支持多用户的数据中心方式(见图5-26)出现。目前最新的硬件仿真器可同时处理2000个以上的并行作业，最大容量达92亿个逻辑门。