fork_join

在systemverilog中可以用fork…… join、fork ……join_any、fork……join_none来实现多个线程的并发执行。

1、父线程、子线程

调用fork……join的线程为父线程，fork……join中并发执行的是子线程，子线程可有多个，父线程只有一个。

无延时情况下竞争问题：

　　1.无延时情况下，主线程无延时语句优先于子线程无延时语句先执行

　　2.无延时优先于#0（零延时），无延时语句优先于零延时语句先执行。

2、阻塞父线程

（1）调用fork……join会阻塞父线程，直到子线程全部结束，才会启动父线程。

program test;
    initial begin
        fork
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #0 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
        join
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        #0 $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
    end
endprogram

fork……join中有4个子线程，要执行完4个子线程后才会执行父线程，输出为：

（2）、fork……join_any也会阻塞父线程，不过任意一个子线程结束后就执行父线程，且当父线程执行完所有的无延时语句后才会把权限交给子线程。遇到# N延时语句后子线程与父线程开始竞争。父线程有优先权，当父线程有权限后会优先执行完所有无延时语句，才会让子线程执行无延时语句。有延时语句父线程和子线程公开竞争。

program test;
    initial begin
        fork
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #0 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
        join_any
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        #0 $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
    end
endprogram

（3）、fork……join_none不会阻塞父线程，且执行完父线程无延时的语句后才会将权限交给子线程。遇到# N的延时语句后，子线程与父线程开始竞争。父线程有优先权，当父线程有权限后会优先执行完所有无延时语句，才会让子线程执行无延时语句。有延时语句父线程和子线程公开竞争。

program test;
    initial begin
        fork
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #0 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
        join_none
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        #0 $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
    end
endprogram

 3、结束子线程

（1）、disable lable结束lable所指定的线程和子线程。（可以结束fork，也可以结束begin）如果fork块进入多次，用disalbe lable的方式会结束所有的进程。比如一个task中有fork块，这个task调用多次，如果task中的某一次调用执行了disalbe语句，会disalbe掉多次调用的产生的所有线程。

program test;
    initial begin
        fork：fork1
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #0 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            fork
                  $display("child");
            join
        join_none
        fork:fork2
              $display("child21");
              fork
                   #2 $dipslay("child22");
              join
              #2 display("child23");
        join_none
        #1 disable fork2;      // 1ns后，结束fork2下的子线程
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        #0 $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
    end
endprogram 

（2）disable fork

disable fork语句会结束disable fork所在进程所生成出的所以子线程，及子线程的子线程。

program test;
    initial begin
        fork:fork1
            $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #2 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #2 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            #2 $display("child");  // fork下的子线程，并发执行
            fork
                  #2 $display("child");
            join
        join_none
        fork:fork2
              $display("child21");
              fork
                   #2 $dipslay("child22");
              join
              #2 display("child23");
        join_none
        #1 disable fork;       // 1ns后，结束fork1和fork2下的子线程。
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
        #0 $display("father");    // begin块下的父线程，顺序执行
    end
endprogram 

 4、等待进程结束

wait fork等待当前线程的所以子线程结束（不包括子线程的子线程。）

program automatic test;

    initial begin
        fork
            #99 $display("#99");   // 等待这个子线程
            fork
                #100 $display("#100"); // 不等待子线程的子线程
            join_none
        joine_none
        wait fork;
        $display("after waite");
    end

endprogram

 5、for-fork：多线程的变量问题

1、copy变量应该在fork内，且copy给automatic变量，线程例化后，先初始化这些变量后再例化其他线程。

2、for-fork有变种，比如function中有fork，for来调用function

class cbk;

    task run();
        for(int i=0; i<10; i++)begin
            fork
                int j = i; // class 中的都是默认是automatic变量
                begin
                    #10ns;
                    $display(j);
                end
            join_none
        end
    endtask

endclass

x