SystemVerilog for design 笔记(二)

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1. System Verilog文本值和数据类型

1.1. 增强的文本值赋值

相对于verilog，SV在文本值赋值时可以1.无需指定进制    2.赋值可以是逻辑1

用法：

reg [63:0] data;

data = '0 //fills all bits on the left-hand side with 0 按位赋值

data = '1; // fills all bits on the left-hand side with 1

data = 'x（z）; // fills all bits on the left-hand side with x （z）

1.2. `define增强

SV中宏文本可以包含特殊字符。

• 进行宏文本字符串内的变量替换（通过在字符串的引号前加上重音号’来实现 ）

　　`define print(v) \

　　$display(‘"variable v = %h’", v)

　　`print(data);

• 通过宏建立标识符名（通过两个连续的重音符’’作为不引入空格的间隔符）没懂

1.3. System Verilog变量

SV中的信号同时具有对象类型（reg,integer,wire）和数据类型（logic,bit.etc）。

• 四态变量：logic（类似verilog中的reg）0,1,x,z（缺省值x）

Logic是一种数据类型，而不是变量类型：wire logic [63:0] data; // a 64-bit wide net

• 两态变量：包括bit(1),byte(8),shortint(16),int(32),longint(64)括号内是位数(缺省值0)

在可综合RTL硬件模型中，常使用四态：

其中z用于表示未连接或三态逻辑；x有助于检测和隔离设计错误

而系统级和交易级常用两态

互相赋值：logic赋值给bit时，x/z→0

Integer和time： 具有预定义宽度的 四态数据类型的  变量 ；

int,byte,shortint,longint:具有预定义宽度的 两态数据类型的  变量 。

var : （variable）表示对象是一个变量      var logic [7:0] a; // 4-state 8-bit variable

可用不含数据类型的var声明变量，此时默认变量为logic类型

var [7:0] d; // 4-state 8-bit variable

所有的Verilog线网类型 (wire, uwire, wand, wor, tri, triand,trior, tri0, tri1, trireg, supply0 and supply1) 都隐含为四态逻辑数据类型。 There are no 2-state net types.

wire [31:0] busB; // 声明一个线网类型，隐含为四态逻辑数据类型

1.4. 数据类型规则的放宽

l 赋值任意变量方式（不可对一个变量同时使用过程赋值&持续赋值）：

• initial / always过程块中赋值（过程赋值）
• always_comb / always_ff / always_latch过程块中赋值（过程赋值）
• 持续赋值assign xx=zzzzz;
• 单个模块或原语的output/input端口驱动赋值

单驱动逻辑使用变量，多驱动逻辑使用线网（net）

1.5. 有符号和无符号修饰符

Verilog: 缺省：无符号数         有符号定义关键词：signed

SV: 缺省有符号数：byte, shortint, int, and longint.  无符号定义关键词：unsigned

其中，signed和unsigned在类型关键字后使用：int unsigned u; // SV定义

1.6. 静态和自动变量

Verilog中自动task和function中的变量都是动态的。

SV中通过static和automatic声明变量是静态还是动态。

（appear within tasks, functions, begin...end blocks, or fork...join block）

（不能在module中显示声明，module中都是静态变量）

SV中存储方式默认静态。（例外：动态task/function中的变量默认动态）

1.6.1. 初始化：

l Verilog中只能在模块级声明的变量进行内嵌初始化（声明的同时初始化）

l SV中task/function中声明的变量可以内嵌初始化（发生在仿真开始前）

• 静态变量只初始化一次，第二次调用静态函数时，其中的静态变量的初始化操作直接被跳过

function int count_ones (input [31:0] data);

logic [31:0] count = 0; // initialized once.第二次调用count_ones时，count的值为上 次调用时的赋值

logic [31:0] temp = data; // initialized once.首次调用count_ones时，data的值为0. 第二次直接跳过

endfunction

• 自动变量在每次task和function调用时都会动态的创建，调用完毕后动态的释放存储区。

v 静态变量初始化不可综合；动态变量初始化可综合（不能传送到task/function/block外）。

v 用const声明的变量的内嵌初始值可综合

1.6.2. 使用原则：

l always和initial块中：无内嵌初始化使用静态变量；有内嵌初始化使用动态变量

l 若task/function是可重入的，则应设为自动的(除非需记录task/func被调用的次数)

l 非可重入的，用来描述硬件独立部分的task/function：静态

变量

1.7. 变量初始化的确定性

l Verilog中内嵌初始化顺序不确定

l SV中内嵌初始化先于仿真时刻0执行的事件，不引发仿真事件

Eg.

logic resetN = 0; // declare & initialize reset

always @(posedge clock, negedge resetN)

if (!resetN) count <= 0; // active low reset

else count <= count + 1;

如果是Verilog，有可能resetN未初始化时先执行always，这样在仿真0时刻，resetN初始化的时候会触发always块。

如果是SV，resetN在仿真开始前已完成内嵌初始化，因此仿真开始时，always只有在resetN的值发生跳变的时候才被触发。

v testbench应将变量初始化为无效状态

1.8. 强制类型转换

l 静态转换（编译时转换，不会检查结果的有效性）（可综合）

² 数据类型强制转换：<type>’(<expression>)

Eg. 7+ int’(2.0 * 3.0);//将6.0强制转换成int然后加7

² 向量宽度强制转换：<size>’(<expression>)

Eg. logic [15:0] a, b, y;  y = a + b**16'(2); //将文本值2强转为16位宽

² 符号强制转换：<sign>’(<expression>)

Eg. shortint a, b;int y; y = y - signed'({a,b}); //将拼接结果强转为有符号数

l 动态转换（运行时进行待转换数值的检查）（不可综合）

$cast系统函数：$cast( dest_var, source_exp );强制转换source_exp的结果为dest_var的类型

用$cast转换失败时，源变量不变。$cast可返回状态标志，标识是否转换成功。

$cast的主要用途：将表达式的结果赋给enum类型变量。

1.9. 常数

l Verilog常数类型：

parameter,specparam,localparam，只能在module,static task/function中声明

l SV可通过const在任何地方将任何变量声明为常数

一个const常数实际上是一个只能被初始化的常量。