05-逻辑仿真工具VCS-执行过程

Verilog Simulation Event Queue

主要了解VCS是如何处理交给它的代码的

Verilog的仿真事件队列，介绍VCS如何处理交给它的代码。VCS是Synopsys公司的，支持多种语言。

1.Verilog 仿真事件队列

Verilog内建仿真规范

• IEEE1364，Verilog语言的仿真基于分层的事件队列
• 执行事件的队列
• 仿真时间的计算
• Verilog仿真器先从没有延迟的事件开始，执行他们，然后把时间设为0，然后按照时间顺序依次执行各个事件。
• Verilog语言规范没有规定当多个事件被安排在同一时刻来调度时，因该执行哪个。
• 只要在同一层次的事件，什么执行顺序都是可以的

1. 在CPU的环境下，或者是说在软件的环境下，指令的执行是串行的。单核CPU是串行的,多核CPU是并行的。硬件电路与软件的区别就是并发的执行性。如何通过软件模拟硬件的并发性非常重要，仿真器仿真的时候，相同的代码交给不同厂商生产的厂商出品的仿真器，结果可能不同。
2. 仿真器设计出来有一定的算法，首先按照一定的标准去做，有自己的内建实现标准。

• 设计师必须理解Verilog的分层仿真事件队列

2.VCS处理代码的流程

VCS如何处理交给它的代码

1. VCS会将模块代码读入，将代码中的always和assign读入，按照顺序放到一个队列中。
2. 先执行一些没有延时的语句，比如初始化的语句(变量的初始化,initial)。执行了没有延时的语句之后，设置当前时间为0，current_time=0。
3. 进入active region

• Verilog首先会执行一些源与，在Verilog中有简单的与门、或门、非门、PMOS、COMS,执行是没有时间的
• $display()--是没有任何延迟的
• assign--没有延迟的assign语句
• Blocking assign--阻塞赋值，=，首先将右边的表达式计算出来，同时赋值给左边的部分。阻塞赋值在active区的两步全部完成
• Nonblocking RHS--非阻塞赋值(<=)，只计算出(<=)右侧表达式的结果，并不进行完成赋值。非阻塞赋值在inactive区只完成一部分

1. 进入inactive region,在RTL代码中使用#0,虽然表示没有延迟,但是实际执行的时候是在inactive区(#0)--首先执行active区，inactive区执行#0延时的，虽然#0表示延迟为0，但是执行的区域是不同的。
2. 进入Nonblocking assgin region--完成非阻塞赋值的赋值操作
3. 进入monitor region--$monitor events系统函数与display相似，但是不同。

• $monitor系统函数在monitor region执行；display在active region
• $monitor后面跟几个变量，比如a，b，c，只有在变量发生变化的时候，monitor才会执行。也就是说，如果用monitor监测一个非阻塞赋值变量得到的是赋值之后的新值；用display监测非阻塞赋值变量，得到的是没有赋值之前的旧值。

1. 进入future region处理其他的语句。

3.VCS事件队列例子

1. 上升沿来的时候，#0延迟是执行在inactive区的。
2. ifdef-条件编译,就是告诉编译器,如果CASE1宏定义了的话,执行下面的语句,没有定义执行else语句;
   
   

`timescale 1ns/1ns
`define CASE1

module sim_event;

	reg clk,a,z,zin;

	always @ (posedge clk) begin
		a = 1'b1;
		#0;
		a = 1'b0;
	end

	`ifdef CASE1 // case1: z is inactive
	always @ (a) #0 z = zin;
	always @ (a)    zin = a;
	`else
	always @ (a)    z = zin;
	always @ (a) #0 zin = a;
	`endif

	//generate clk
	initial begin
		#50 clk = 1'bz;
		#50 clk = 1'b0;
		#50 clk = 1'b1;
		#50 $finish;
	end

endmodule

3.1 不同仿真器的仿真结果

VSC仿真

• a z zin - 0 1 1
  
  modelsim仿真
  
  
• a z zin - 0 0 0
  
  相同的代码,在不同的仿真器,结果不同,严格来说是没有对错之分的,首先符合语法规范

3.2 问题

1. 时序逻辑-always中是不建议使用阻塞赋值,要使用非阻塞赋值
2. always中不允许使用#0
3. 缺失reset复位信号
4. 对于使用always语句生成组合逻辑,一般使用always(*)用于产生组合逻辑电路

4.数字逻辑仿真工具VCS

VCS支持数字逻辑仿真工具,不适用于逻辑

• 数字电路和verilog
• linux操作系统及GVIM(VI)文本编辑器

• Gate-Level regression -- 后仿
• coverage(覆盖率)--代码覆盖率和功能覆盖率
  
  
  
  

5.VCS仿真过程

VCS是编译型逻辑仿真工具

• 首先将RTL编译成二进制可执行文件
• 执行仿真
  
  
  
  
• 符合IEEE-1364标准
• 通过PLI接口调用C语言或者是C++写的程序
• 支持多个抽象级别的仿真(行为级描述(验证用的多),RTL级(设计用的多),门级(RTL级经过综合之后得到的,与具体的工艺库相关tsmc,smic,csmc))
  
  

6.VCS编译命令及选项

• 增量编译,如果现在设计有100个RTL.v文件,验证文件有1000个文件,如果要修改其中的一个文件,如果重新编译会花费很长的时间,使用增量编译,将修改的一个文件进行编译,和其他文件的.o文件做链接生成二进制执行文件
• -R -- 表示生成simv文件后自动执行
• -gui -- 表示产生DVE图形界面
• -l -- 编译的时候产生的信息记录到后面的文件中
• -sverilog -- 支持system verilog
• +v2k -- 支持verilog 2001语法
  
  
• -v lib_file -- -v 使用工艺库
• -y lib_dir -- 指定vcs寻找的路径
• +libext+lib_ext -- 在lib_dir路径中寻找文件的时候指明文件的后缀名
• +incdir+inc_dir -- 在rtl代码中使用`include的时候,指定include所指明文件所在的路径
• -f file -- 将很多源代码整合到一个filelist文件中去,通过-f调用
• -o foo -- 修改simv文件名称为foo
  
  
  
  

7.VCS仿真命令

• -l logfile 记录仿真文件

8.库文件使用

9.回顾

• -Mupdate -- 增量编译
• -l compile.log -- 生成compile.log文件