一个牛人的Systemverilog总结.docx

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1、一个牛人的Systemverilog总结Systemverilog 数据类型 l 合并数组和非合并数组 1）合并数组： 存储方式是连续的，中间没有闲置空间。 例如，32bit的寄存器，可以看成是4个8bit的数据，或者也可以看成是1个32bit的数据。 表示方法： 数组大小和位，必须在变量名前指定，数组大小必须是 Bit3:0 7:0 bytes ； 2）二维数组和合并数组识别： 合并数组： bit 3:0 7:0 arrys; 大小在变量名前面放得，且降序 二维数组： int arrays0:7 0:3 ; 大小在变量名后面放得，可降序可升序 位宽在变量名前面，用于识别合并和非合并数组，位宽

2、在后面，用于识别数组中元素个数。 3）非合并数组 一般仿真器存放数组元素时使用32bit的字边界，byte、shortint、int都放在一个字中。 非合并数组：字的地位存放变量，高位不用。 表示方法： Bit 7:0 bytes; 4）合并数组和非合并数组的选择 当需要以字节或字为单位对存储单元操作。 当需要等待数组中变化的，则必须使用合并数组。例如测试平台需要通过存储器数据的变化来唤醒，需要用到，只能用于标量或者合并数组。 Bit3:0 7:0 barray3 ; 表示合并数组，合并数组中有3个元素，每个元素时8bit，4个元素可以组成合并数组 可以使用barry0作敏感信号。 l 动态数

3、组 随机事物不确定大小。 使用方法：数组在开始是空的，同时使用new来分配空间，在newn指定元素的个数。 Int dyn; Dyn = new5; /分配5个元素空间 Dyn.delete ; /释放空间 l 队列 在队列中增加或删除元素比较方便。 l 关联数组 当你需要建立一个超大容量的数组。关联数组，存放稀疏矩阵中的值。 表示方法： 采用在方括号中放置数据类型的形式声明： Bit63:0 assocbit63:0; l 常量： 1）Verilog 推荐使用文本宏。 好处：全局作用范围，且可以用于位段或类型定义 缺点：当需要局部常量时，可能引起冲突。 2）Parameter 作用范围仅限于

4、单个module 3）Systemverilog： 参数可以在多个模块里共同使用，可以用typedef 代替单调乏味的宏。 过程语句 l 可以在for循环中定义变量，作用范围仅在循环内部 for(int i=0;i10;i+) arrayi =i; l 任务、函数及void函数 1）区别： Verilog中task 和function最重要的区别是：task可以消耗时间而函数不能。函数中不能使用#100的延时或的阻塞语句，也不能调用任务； Systemverilog中函数可以调用任务，但只能在fork joinnone生成的线程中。 2）使用： 如果有一个不消耗时间的systemverilog

5、任务，应该把它定义成void函数；这样它可以被任何函数或任务调用。 从最大灵活性角度考虑，所有用于调用的子程序都应该被定义成函数而非任务，以便被任何其它任务或函数调用。 l 类静态变量 作用： 1）类的静态变量，可以被这个类的对象实例所共享。 当你想使用全局变量的时候，应该先想到创建一个类的静态变量 静态变量在声明的时候初始化。 2） 类的每一个实例都需要从同一个对象获取信息。 l 静态方法 作用： 当静态变量很多的时候，操作它们的代码是一个很大的程序，可以用在类中创建一个静态方法读写静态变量，但是静态方法不能读写非静态变量。 l ref高级的参数类型 Ref 参数传递为引用而不是复制。Ref

6、比 input 、output、inout更好用。 Function void print_checksum(const ref bit 31:0 a ); 1) 也可以不用ref进行数组参数传递，这时数组会被复制到堆栈区，代价很高。 2) 用带ref 进行数组参数传递，仅仅是引用，不需要复制；向子程序传递数组时，应尽量使用ref以获得最佳性能，如果不希望子程序改变数组的值，可以使用const ref。 3) Ref参数，用ref 传递变量；可以在任务里修改变量而且，修改结果对调用它的函数可见，相对于指针的功能。 l Return语句 增加了return语句。Task任务由于发现了错误而需要提

7、前返回，如果不这样，那么任务中剩下的语句就必须被放到一个else条件语句中。体会下 Task load_array(int len. Ref int array ); If(len0) begin $display(Bad len); Returun; /任务中其它代码 endtask l 局部数据存储 automatic作用 Verilog中由于任务中局部变量会使静态存储区，当在多个地方调用同一个任务时，不同线程之间会窜用这些局部变量。 Systemverilog中，module和program块中，缺省使用静态存储；如果想使用自动存储，需加入automatic关键词。 测试平台 l Int

8、erface 背景 ： 一个信号可能连接几个设计层次，如果增加一个信号，必须在多个文件中定义和连接。接口可以解决这些问题。 好处： 如果希望在接口中增加一个信号，不需要改变其他模块，如TOP模块。 使用方法： 接口中去掉信号的方向类型； DUT 和测试平台中，信号列表中采用接口名，例化一个名字 注意： 因为去掉了方向类型，接口中不需要考虑方向信号，简单的接口，可以看做 是一组双向信号的集合。这些信号使用logic类型d1 。 双向信号为何可以使用logic呢？ 这里的双向，只是概念上的双向，不想verilog中databus多驱动的双向。 双向信号如何做接口？ 仲裁器的简单接口 Interfa

9、ce arb_if( input bit clk); Logic 1:0 grant,request; Logic rst; Endinterface DUT 使用接口： Module arb(arb_if arbif); Always (posedge arbif.clk or negedge arbif.rst) endmodule DUT 不采用接口，测试平台中使用接口 DUT 中源代码不需要修改，只需要再top中，将接口连接到端口上。 Module top； Bit clk； Always #2 clk =clk； Arb_if arbif(clk); Arb_port al(.gra

10、nt(arbif.grant), .request(arbif.grant), .rst(arbif.rst), .clk(arbif.clk) ); Test t1(arbif); Endmodule l Modport 背景： 端口的连接方式包含了方向信息，编译器依次来检查连续错误；接口使用无信号的连接方式。Modport将接口中信号分组并指定方向。 例子： l 在总线设计中使用modport 并非接口中每个信号都必须连接。Data总线接口中就解决不了，个人觉得？ 因为data是一个双驱动 l 时钟块 作用： 一旦定义了时钟块，测试平台就可以采用arbif.cb等待时钟，而不需要描述确切的

11、时钟信号和边沿，即使改变了时钟块中的时钟或边沿，也不需要修改测试代码 应用： 将测试平台中的信号，都放在clocking 中，并指定方向。并且在modprot test； endinterface program test; initial begin mif.cb.data = z; mif.cb; $display(mif.cb.data); /总线中读数据 mif.cb; Mif.cb.data = 8h5a; /驱动总线 mif.cb; Mif.cb.data = z; /释放总线 注： interface 列表中clk 采用的是input bit clk；为什么要用bit？ 时钟块

12、clocking cb 中，一般将testbench中需要的信号，方向指定在这里； 而在modprot 指定test信号方向的时候，采用clocking cb。 interface中信号，不一定都用logic，也可采用wire；systemverilog 中如果采用C代码的风格，必须采用logic类型 现在的风格，DUT 没才用clocking cb ，测试平台和DUT的时钟如何统一？ l 激励时序 DUT和测试平台之间时序必须密切配合。 l 测试平台和设计间的竞争状态 好的风格： 使用非阻塞赋值可以减少竞争。 systemverilog验证中initial 中都采用= 赋值，而等待延迟采用a

13、rbif.cb等待一个周期来实现。 而verilog中采用的风格时，initial 中采用 =阻塞赋值，沿时可以采用#2，等实现。 因此时钟发生器，只能放在module 中，而不能放在program中 l Program中不能使用always块 测试平台可以使用initial 但不能使用always，使用always 模块不能正常工作。 原因：测试平台的执行过程是进过初始化、驱动和响应等步骤后结束仿真。 如果确实需要一个always块，可以使用initial forever 来完成。比如：在产生时钟时。 类 l 类中static变量 背景： 如果一个变量需要被其他对象所共享，如果没有OPP，就

14、需要创建全局变量，这样会污染全局名字空间，导致你想定义局部变量，但变量对每个人都是可见的。 1）作用： 类中static变量，将被这个类的所有实例所共享，使用范围仅限于这个类。 例：class transaction； Static int count=0； Int id； Endclass Trasaction tr1，tr2； Id不是静态变量，所以每个trasaction对象都有自己的id；count 是静态变量，所有对象只有一个count变量。 如何用？ 当你打算创建一个全局变量的时候，首先考虑创建一个类的静态变量。 2）static变量的引用 句柄或类名加: 4) static 变量

15、的初始化 static变量通常在声明时初始化。不能在构造函数中初始化，因为每一个新的对象都会调用构造函数。 l 静态句柄： 背景：当类的每一个对象，都需要从同一个对象中获取信息的时候。如果定义成非静态句柄，则每个对象都会有一份copy，造成内存浪费。 l 静态方法 背景： 当使用更多静态变量的时候，操作他们的代码会很长。 作用： 可以在类中创建一个静态方法用于读写静态变量。 注：systemverilog不允许，静态方法读写非静态变量。 l 类之外的方法 背景：解决类太长的问题。类最好控制在一页内，如果方法很都很长。 l This 背景：如果在类很深的底层作用域，却想引用类一级的对象。在构造函

16、数中最常见。 作用：this指向类一级变量 l 如何做类，类做多大？ 上限：类不能太大 当类中存在多处相同的代码，你需要将这段代码做成当前类的一个成员函数或父类的成员函数。 下限：类不能太小 类太小，增加了层次。 方法：如果一个小类只被例化了一次，可以将它合并到父类中去。 l 动态对象 概念区分：方法中修改对象和修改句柄 修改对象将对象的变量重新赋值。 修改句柄在任务中new对象。 1）当你将对象传递给方法 背景：句柄，new后变成对象，在将其作为参数传递给方法。 实质和作用： 传递的是句柄。这个方法可以读取对象中的值；也以改变对象中的值 2）修改标量变量的值 背景：在方法的参数中，前面加re

17、f；。 作用： 方法可以修改变量的值，并将修改的值，传递给主程序。 引申： 方法可以改变对象，即使没有使用ref 修饰句柄。 因为传递的是句柄，句柄是地址。不要将句柄和对象混为一谈，如果传递的是对象，对象是单向的，那方法以外也不能传递回来。可以这样理解吧。 读写对象中的值： 例： Task transmit; Cbbus.rx_data 和ifelse 可产生和case效果类似的语句块，可以用于枚举类型的表达式。 l 双向约束 l 控制多个约束块 作用：可以打开或关闭某个约束 可以使用内建的Handle.constraint.constraint_mode打开或关闭。 l 内嵌约束 背景：很多

18、测试只会在代码的一个地方随机化对象，但是约束越来越复杂时， Systemverilog可以使用randomized with 来增加额外的约束，这和在类里增加的约束是等效的。 l Pre_randomize 和post_randomize函数 有时候需要再调用randomize之前或之后立即执行一些操作。 随机化前：设置类里的一些非随机变量， 随机化后：计算数据的误差矫正值。 l 约束的技巧 1） 约束中使用变量 2） 使用非随机值 如果一套约束在已产生了几乎所有想要的激励向量，但还缺少几种。 可以使用rand_mode把这些变量设置为非随机变量。 l 数组约束 Systemverilog可以

19、用foreach对数组中的每一个元素进行约束。 线程及线程间的通信 l 测试平台使用许多并发执行的线程。测试平台隶属于程序块。 Systemverilog引入两种新的创建线程的方法forkjoin_none和forkjoin_any 1）使用forkjoin_none来产生线程 在调度其内部语句时，父线程继续执行。 2）使用forkjoin_any实现线程同步 在调度块内语句，当第一个语句执行完，父线程才继续执行。 l 动态线程 Systemverilog中可以动态创建线程。 用法： forkjoin_none放在了任务中，而不是包含两个线程。 原因： 主程序中有连个线程：发送和检测线程。但是

20、不能同时启动，发送事物后，才能检测，否则还未产生数据，就开始检测；但是检测又不能阻塞下一次发送事物的线程。所以forkjoin_none 放在了检测task 任务中， 例：测试平台产生随机事物并发送到DUT中，DUT把事物返回到测试平台。测试平台必须等到事物完成，但同时不希望停止随机事物的发送。 Program automatic test; Task check_trans(Transaction tr); Fork Begin Wait(bus.cb.addr = tr.addr); End Join_noe Endtask Initial begin Repreat(10) begin

21、Tr= new; Assert.(tr.randomize); /把事物发送到DUT中 Transmit; /等待DUT的回复 Check_trans(tr); End #100; End endprogram l 并发线程中务必使用自动变量来保持数值。 l #0 延迟，使得当前线程必须等到forkjoin_none语句中产生的线程执行完后，才得以运行。 l 停止线程 1) 停止单个线程 使用fork .join_any 后加disable。 3）停止多个线程 Disable fork 能停止从当前线程中衍生出来得所有子线程。 应该使用fork .join 把目标代码包含起来，以限制Disab

22、le fork的作用范围。 l 事件 背景： Verilog中当一个线程在一个事件上发生阻塞的同时，正好另一个线程触发了这个事件，则竞争就出现了。如果触发线程先于阻塞线程，则触发无效。 解决方法： Systemverilog 引入了triggered函数，用于检测某个事件是否已被触发过，包括正在触发。线程可以等待这个结果，而不用在操作符上阻塞。 例子： Event e1，e2； Initial begin -e1; e2; End Initial begin -e2; e1; End 上面的代码，假设先执行第一个块，再执行第二个块。第一个块会阻塞在e2，直到e2触发，再运行；在执行第二个块时，

23、会阻塞在e1，但是e1已经触发 解决方法：用wait来代替阻塞el，如果先触发，也可以执行。 l 等待多个事件 最好的办法是:采用线程计数器来等待多个线程。 l 旗语 Get可以获取一个或多个钥匙，put可以返回一个或多个钥匙。Try_get获取一个旗语而不被阻塞。 l 信箱 背景：如何在两个线程中传递信息？考虑发生器需要创建很多事物并传递给驱动器的情况。 问题：如果使用发生器的线程去调用驱动器的任务。这样，发生器需要知道驱动器的层次化路径，降低了代码的可重用性；还迫使发生器和驱动器同一速率运行，当一个发生器需控制多个驱动器时会发生同步问题。 解决办法：把驱动器和发生器当成各个处理事物的对象，

24、之间通过信道交换数据。信道允许驱动器和发生器异步操作；引入问题：你可能倾向于仅仅使用一个共享的数据或队列，但这样，编写实现线程间的读写和阻塞代码会很困难。解决办法：可以使用systemverilog中的信箱。把信箱看出一个具有源端和收端的FIFO. 操作： 1）信箱的容量可以指定，new，size限制信箱中的条目，size为0，或没指定，则信箱是无限大。 2）Put放数据，get可以移出数据。Peek可以获取信箱中数据的copy而不移出。 3）信箱中可以放句柄，而不是对象。 漏洞：在循环外只创建一个对象，然后使用循环对对象随机化，信箱中是句柄，最终得到的是一个含有多个句柄的信箱，多个句柄都指向

25、同一个对象。 解决办法：在循环中，创建多个对象。 l 异步线程间使用信箱 背景： 很多情况下，由信箱连接的两个线程应该步调一致，这样生产方才不至于跑到消费方前。好处：最好层的generator需要等待低层的数据发完后才能结束。测试平台能精确知道所有激励发出去的时间。 两种情况 两个线程同步，需要额外的握手信号。否则，出现生产方运行到结束，消费方还启动。 1) 信箱容量为1，两个线程同步 因阻塞，连个线程不需要握手信箱 3） 容量不为1，线程间同步 需要使用握手信号，以使producer不超前于consumer；如果consumer超前于prodecer会阻塞。 解决办法 1） 使用定容信箱和p

26、eek实现线程同步： 消费方：consumer 使用信箱方法peek获取信箱里的数据的copy而不将其移出，当consumer处理完数据后，便使用get移出数据。 特点：信箱容量定义为1，不需要握手信号。 Calss consumer Repeatbegin Mbx.peek(i); $display(consumer:after get( ),i); Mbx.get(i); End endcalss 如果直接使用get替代peek，那么事务会被立刻移出，这样可能会在consumer完成事务前，producer生成新的数据。 - 2)使用信箱和事件实现线程同步 使用边沿敏感的阻塞语句hands

27、hake 代替电平触发wait(handshake.triggered)。 因为：线程中任务run使用循环，事件阻塞只能使用handshake。 局限：如果遇到producer线程的阻塞和consumer线程的触发同时发生，则可能出现次序上的问题。 3）使用两个信箱实现线程同步 使用另一个信箱把consumer的完成信息发回给producer。 目的：在producer线程中，处理完事物后，用一个get来阻塞。 特点：信箱容量大于1. Maibox mbx，rtn； Class prodecer For(int i=0; i4;i+) begin . Mbx.put(i); Rtn.get(i

28、); End Endclass Class consumer Repeat(3) begin . Mbx.get(i); Rtn.put(-i); End Endclass 说明：信箱的构造函数中Mbx =new;Rtn =new，信箱容量为无穷大。如何实现同步？ 虽然信箱容量为无穷大，producer线程发完一个数据后遇到get会阻塞，不能放入第二个数据；等到consumer得到第一个数据并且处理完后，通过另一个信箱返回一个数据，producer才继续放第二个数据。 因为get得到数据后，将信箱中数据取出。表象：信箱容量定义为无穷大，但是实际上也是producer放一个数据，consumer

29、取一个数据；然后producer再放第二个数据，依次类推。 这样确保producer不会超前于consumer线程，而将数据都写入信箱。 4）其他的同步技术 通过变量或旗语阻塞也可以实现握手。事件是最简单的结构，其次是通过变量阻塞。旗语相当于第2个信箱，但是没有交换信息。Systemverilog中的信箱比其他技术要差，原因是无法在producer放入第一个事务时，让它阻塞。Producer一直比consumer提前一个事务的时间。 l Wait(handshake.triggered)和handshake 使用范围 1） Wait(handshake.triggered)，用于等待一个事件；

30、 2） 循环中等待事件，只能用handshake 3） 两个线程的同步，一般任务run使用循环，所以只能使用handshake。 注意事项： 1） 在循环中，等待事件不能用Wait(handshake.triggered)，因为如果事件触发一次，wait语句一直为真，进入不断的循环。下一次循环中，不会阻塞。 2） handshake 如果触发事件，先于等待事件。会等不到事件，因为 OPP的高级编程技巧 l 继承 背景： 为总线事务增加一个错误功能并带可变延时的复杂类。方法如下： 1） 使用合成，即在类中例化另一个类型的类。有时候很难将功能分成独立的部分。如果使用合成，则需要为正确和错误事务分别

31、创建不同的类，正确类的测试平台需要重写以处理错误类的对象。 2）使用扩展类 作用： 当需要增加事务，而对现有的测试代码修改越少越好，。例如增加错误注入功能。 扩展类和类合成区别： 扩展类解决，增加新事务，使用类合成中，大量修改代码的麻烦。 如何使用： 扩展类共享基类的变量和子程序。 1）基本类中的方法，需标记为virtual，这样扩展类中才可以重新定义。扩展类中函数，和基类中函数名一样时，通过supper.函数名，调用基类中函数。Systemverilog中不允许supper.supper.new方式经行多层调用。 2)如果基类构造函数new有参数，那么扩展类，必须有一个构造函数，并在构造函数

32、的第一行调用基类的构造函数。 Class basel Function new； this.var = var; endfunction endclass class extended extends basel function new(input int var); super.new(var); endfunction endclass 3)OPP规则指出：基类的句柄，也可以指向扩展类的对象。 l 蓝图模式 1）背景：一个简单的发生器，通过信箱将数据传递给驱动器。 class generator mailbox gen2drv; transaction tr; function new(

33、input mailbox gen2drv) this.gen2drv = gen2drv; endfunction task run; forever begin tr = new; assert(tr.randmize); gen2drv.put(tr); /mail.put(x) end endtask endclass 存在问题：这个例子在循环内部创建事务对象,而不是在循环外部，避免了测试平台常见的错误。New放在循环外部，错误原因是，mailbox中放入的是句柄，而不能是对象，所有的句柄都指向同一个对象。任务Run创建了一个事物并立即随机化，意味着事务使用了默认的所有约束。要修改，必

34、须要修改transaction类。(2)无法使用扩展 解决办法：将tr的创建和初始化分开，使用蓝图模式。 另一个问题：如果简单的把创建和初始化分开，而放在循环外部，而避免测试平台错误，如何解决？蓝图模式如何解决 2）蓝图模式概念： 首先构建一个对象蓝图，然后修改它的约束，甚至可以用扩展对象替换它，随机化这个蓝图时，就得到想赋予的随机值；然后复制这个对象，将copy发给下游。 蓝图：是一个钩子，允许你改变发生器类的行为而无需修改其类代码。蓝图对象在一个地方构建，在另一个地方使用 3）P200与P221相对比分析：重要 蓝图模式，也就比new在循环外地generator多了一个copy函数。问题蓝

35、图模式，new在循环外，也只有一个对象，而mailbox中放入的只能是句柄，如何解决常见的平台错误？ 因为copy，是对象的复制，而不是句柄的复制。这样蓝图模式只有一个句柄，但是随机化后，copy，相当于再循环中创建了许多对象。而测试平台常见错误的本质是，只创建了一个对象。这样就避免了问题。 蓝图模式下，因为只有一个ID号，那么任务run循环中，下发了许多数据，这些只有一个ID号了？ 因为copy是对象的复制，所以在copy中ID号也会增加。下发的每个数据，都有各自的ID号。 l 使用扩展的transaction 为了注入错误，需要将蓝图对象transaction变成Badtransactio

36、n。必须在环境的创建和运行阶段之间完成这个操作。注意：所有的badTr引用都在这一个文件中，这样就不需要改变environment类或generator类。 Env.build; Begin Badtr bad = new; Env.gen.blueprint = bad; End Env.run 目的是：将一个对象取代另一个对象。New后都是对象了，将对象赋值给对象，这是什么写法？不是复制呀？复制本质是将一个句柄指向一个对象。 解释：上述是句柄的复制，将扩展类句柄bad赋值给基类句柄blueprint，这样基类句柄指向扩展类对象，后面的代码调用的时候，就直接指向扩展类bad了，改变了蓝图。

37、l Env.new和nev.build区别 Env.new仅仅new函数 nev.build是将各个模块new，并传达一些参数，通过这些参数将环境的各个模块，连接起来。P213 l $cast 作类型向下转换 背景：基类句柄可以指向扩展类对象，不需要额外的代码；扩展类句柄指向基类对象，一般情况下会出错，但有时候是可以的，前提是基类句柄指向了它的一个扩展类对象。 作用：扩展类句柄指向基类对象时，使用$cast函数。在非法的情况下，不会编译报错，会返回了一个0. $cast做任务使用时，systemverilog会在运行时，检查源对象类型和目的对象类型不匹配，会报错； $cast 做函数使用时，运

38、行时，仍做类型检查，在不匹配时，不会报错，$函数返回0. 前面所述：基类句柄可以指向任何它的扩展类的对象、 1）基类句柄指向扩展类对象出现情况：修改蓝图，不改过多代码，增加功能 Transaction tr； /基类句柄 BadTr bad； /扩展类句柄 Bad = new； Tr = bad； / 基类句柄指向扩展类对象 tr.display; /掉用的是扩展类的方法 2）扩展类句柄指向基类对象出现情况:基类virtual 方法copy函数，它的继承类中copy函数 将基类句柄赋值给扩展类句柄，使扩展类句柄指向基类对象，一般编译器会出错，不能运行，所以非常小心；只有基类句柄指向扩展类对象时，再将扩展类句柄指向基类对象时，不出错。为了检测基类句柄是否指向了扩展对象，并且不让编译器报错，可以使用$cast函数检测。 当把扩展类句柄指向基类对象时，发生什么？ Tr= new； Bad = tr； /扩展类句柄指向基类句柄 上述会发生错误，编译不会被通过。因为有些属性在基类中不存在；但是扩展类句柄指向基类句柄不总是