本发明涉及一种基于TLM的GPU联合仿真系统，包括第二验证平台、待测设计和参考模型，所述待测设计为GPU的组成部分，所述第二验证平台包括第二激励发生器、第二转换器、第二监视器和第二比较器，其中，所述第二激励发生器与待测设计相连接，所述第二监视器分别与待测设计、第二转换器和第二比较器相连接，所述第二转换器与参考模型相连接，所述参考模型采用SystemC封装；第二转换器和参考模型之间基于事务级传输通道TLM传输数据。本发明提高了GPU的组成单元、组成模块或子系统的验证可靠性、高效性和准确性。