07-SV线程以及线程间的通信

1、几种语句块的区别

　　(1)fork……join：块内语句以并发方式执行

　　(2)begin……end：块内语句以顺序方式执行

　　(3)fork……join_none：其块内语句执行时，父线程继续执行

　　(4)fork……join_any：其块内第一个语句完成后，父线程才继续执行，其他停顿的线程也得以继续

　　在并发线程中务必使用自动变量来保存数值

2、停止线程

　　(1)使用disable语句可以用于停止SV中的线程

　　(2)使用disable fork语句能够停止从当前线程中衍生出来的所有子线程

3、线程间的通信

　　(1)线程间数据的交换和控制的同步被称为线程间的通信（IPC），在SV中可以使用事件、旗语和信箱来完成。

　　(2)边沿敏感的@操作符用来阻塞线程，->操作符用来触发线程，电平敏感的wait(e1.triggered())不会引起阻塞

　　(3)传递事件：SV中的事件可以像参数一样传递给子程序

　　(4)等待多个事件：wait fork 或者使用线程计数（例7.27-29）

4、旗语（semaphore）

　　使用旗语可以实现对同一资源的访问控制。当测试平台中存在一个资源，如一条总线，对应着多个请求方，而实际的物理设计中又只允许单一驱动时，便可以使用旗语。在SV中，一个线程如果请求控制权而得不到，则会一直阻塞，多个阻塞的线程会以先进先出的方式进行排队。

　　（1）旗语的三种基本操作：new方法可以创建一个带单个或多个钥匙的旗语，get可以获取一个或多个钥匙，put则可以返回一个或多个钥匙。如果试图获取一个旗语而希望不被阻塞，可以使用try_get()函数，它返回1表示有足够多的钥匙，返回0表示钥匙不够。

5、信箱（mailbox）

　　（1）信箱可以看成是一个具有源端和收端的FIFO，源端把数据放进信箱，收端则从信箱中获取数据。当源端线程试图向一个容量固定并且已经饱和的信箱里放入数值时，会发生阻塞；当收端线程试图从一个空信箱里移走数据，也会发生阻塞。

　　（2）信箱是一种对象，调用new函数来进行实例化，例化时有一个可选的参数size指定信箱的大小，缺省情况下容量不限。

　　（3）信箱的基本操作

　　　　put任务把数据放入信箱，get任务则可以移除数据。如果信箱为满，put会阻塞；如果信箱为空，get会阻塞.如果不希望在访问信箱时出现阻塞，可以使用try_get()和try_peek()函数，如果函数执行成功，它们返回非零值，否则返回0.

　　　　get 是从邮箱中移出数据，peek（窥视）则探视信箱里的数据但是不把它移出

　　（4）定容信箱在两个线程之间扮演了一个缓冲器的角色（例7.37）

　　（5）实现线程同步的几种方式

　　　　定容信箱加探视（peek）：消费方使用peek()来探视信箱里的数据而不将其移出，当消费方处理完数据后，便使用get()移出数据。

　　　　信箱加事件：在生产方把数据放入信箱后使用事件来阻塞它，等消费方处理完数据后再触发事件。

　　　　使用两个信箱：一个信箱传递数据，另外一个信箱把消费方的完成信息发回给生产方。

　　　　使用变量或旗语

6、结论

　　设计可以用很多并发运行的独立块来建模，所以测试平台也必须能够产生很多激励流并检验并发线程的反应。所以这些都被组织在一个层次化的测试平台中，并在顶层环境里得到统一。SV在标准的fork……join之外，引入了诸如fork……join_none和fork……join_any这些用于动态创建线程的功能强大的结构。线程间可以使用事件、旗语、信箱，以及经典的@事件控制和wait语句来实现通信和同步。

7、程序示例

（1）事件

program test7;
    event e1,e2;
    initial begin
        $display("@%0t:1:before triggered",$time);
        ->e1;
        //wait(e2.triggered());
        @(e2);
        $display("@%0t:1:after triggered",$time);
    end

    initial begin
        $display("@%0t:2:before triggered",$time);
        ->e2;
        //wait(e1.triggered());
        @(e1);
        $display("@%0t:2:after triggered",$time);
    end

endprogram:test7

输出：

# @::before triggered
# @::before triggered
# @::after triggered

（2）定容信箱

program test7_2;
    //定容信箱
    initial begin
        mailbox mbx;
        mbx = new();   //容量为1
        $display("====== Constant volume mailbox =====");
        fork
                //生产方线程
                for (int i=;i<;i++) begin
                        $display("Producer:before put (%0d)",i);
                        mbx.put(i);
                        //$display("Producer:after put (%0d)",i);
                end
                //消费者线程
                repeat() begin
                    int j;
                    #1ns mbx.get(j);
                    $display("Consumer:after get (%0d)",j);
                end
        join

    end
endprogram

输出：

# ====== Constant volume mailbox =====
# Producer:before put ()
# Producer:before put ()
# Consumer:after get ()
# Producer:before put ()
# Consumer:after get ()
# Consumer:after get ()

（3）使用信箱和事件来实现线程的同步

program automatic mbx_evt;
    mailbox mbx;
    event handshake;
    class Producer;
        task run;
                for (int i=;i<;i++) begin
                    $display("Producer:before put (%0d)",i);
                    mbx.put(i);
                    @handshake;  //用事件阻塞
                    $display("Producer:after put (%0d)",i);
                end
        endtask
    endclass

    class Consumer;
            task run;
                int i;
                repeat () begin
                    mbx.get(i);
                    $display("Consumer:after get (%0d)",i);
                    ->handshake;  //取出数据之后触发事件
                end
            endtask
    endclass

    Producer p;
    Consumer c;
    initial begin
        mbx=new();
        p=new();
        c=new();
        //使生产和消费并发运行
        fork
            p.run();
            c.run();
        join

    end

endprogram

输出：

# Producer:before put ()
# Consumer:after get ()
# Producer:after put ()
# Producer:before put ()
# Consumer:after get ()
# Producer:after put ()
# Producer:before put ()
# Consumer:after get ()
# Producer:after put ()