Systemverilog 語法總結（中）
上一個博客分享了SV基本的概念，這一博客繼續分享，等下一個博客分享一個公司的驗證的筆試題目。
l 事件
背景：
Verilog中當一個線程在一個事件上發生阻塞的同時，正好另一個線程觸發了這個事件，則競爭就出現了。如果觸發線程先於阻塞線程，則觸發無效（觸發是一個零寬度的脈沖）。
解決方法：
Systemverilog 引入了triggered()函數，用於檢測某個事件是否已被觸發過，包括正在觸發。線程可以等待這個結果，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
上面的代碼，假設先執行第一個塊，再執行第二個塊。第一個塊會阻塞在@e2（阻塞先執行），直到e2觸發，再運行（觸發后執行）；在執行第二個塊時，會阻塞在@e1，但是e1已經觸發（觸發先執行，阻塞后執行，觸發是個零寬度的脈沖，會錯過第一個事件而鎖住）
解決方法：用wait(e1.triggered())來代替阻塞@e1，如果先觸發，也可以執行。
l 等待多個事件
最好的辦法是:采用線程計數器來等待多個線程。
l 旗語
get()可以獲取一個或多個鑰匙，put()可以返回一個或多個鑰匙。try_get()獲取一個旗語而不被阻塞。
l 信箱
背景：如何在兩個線程中傳遞信息？考慮發生器需要創建很多事物並傳遞給驅動器的情況。
問題：如果使用發生器的線程去調用驅動器的任務。這樣，發生器需要知道驅動器的層次化路徑（類的層次化），降低了代碼的可重用性；還迫使發生器和驅動器同一速率運行，當一個發生器需控制多個驅動器時會發生同步問題。
解決辦法：把驅動器和發生器當成各個處理事物的對象，之間通過信道交換數據。信道允許驅動器和發生器異步操作；引入問題：你可能傾向於僅僅使用一個共享的數據或隊列，但這樣，編寫實現線程間的讀寫和阻塞代碼會很困難。解決辦法：可以使用systemverilog中的信箱。把信箱看出一個具有源端和收端的FIFO.
操作：
1）信箱的容量可以指定，new(size)，size限制信箱中的條目，size為0，或沒指定，則信箱是無限大。
2）put()放數據，get()可以移出數據。peek()可以獲取信箱中數據的copy而不移出。
3）信箱中可以放句柄，而不是對象。
漏洞：在循環外只創建一個對象，然后使用循環對對象隨機化，信箱中是句柄，最終得到的是一個含有多個句柄的信箱，多個句柄都指向同一個對象。
解決辦法：在循環中，創建多個對象。
l 異步線程間使用信箱
背景：
很多情況下，由信箱連接的兩個線程應該步調一致，這樣生產方 才不至於跑到消費方前。 好處：最好層的generator需要等待低層的數據發完后才能結束。測試平台能精確知道所有激勵發出去的時間。
兩種情況
兩個線程同步，需要額外的握手信號。否則，出現生產方運行到結束，消費方還啟動。
信箱容量為1，兩個線程同步
因阻塞，連個線程不需要握手信箱
3） 容量不為1，線程間同步
需要使用握手信號，以使producer不超前於consumer；如果consumer超前於prodecer會阻塞。
解決辦法
1） 使用定容信箱和peek實現線程同步：（比較好）
消費方：consumer 使用信箱方法peek()獲取信箱里的數據的copy而不將其移出，當consumer處理完數據后，便使用get()移出數據。
特點：信箱容量定義為1，不需要握手信號。
calss consumer
repeat（n）begin
Mbx.peek(i);
$display(“consumer:after get( )”,i);
Mbx.get(i);
end
endcalss
如果直接使用get()替代peek()，那么事務會被立刻移出，這樣可能會在consumer完成事務前，producer生成新的數據。
2)使用信箱和事件實現線程同步
使用邊沿敏感的阻塞語句@handshake 代替電平觸發wait(handshake.triggered())。
因為：線程中任務run()使用循環，事件阻塞只能使用@handshake。
局限：如果遇到producer線程的阻塞和consumer線程的觸發同時發生，則可能出現次序上的問題。
3）使用兩個信箱實現線程同步
使用另一個信箱把consumer的完成信息發回給producer。
目的：在producer線程中，處理完事物后，用一個get()來阻塞。
特點：信箱容量大於1.
maibox mbx，rtn；
class prodecer
for(int i=0; i<4;i++) begin
….
mbx.put(i);
rtn.get(i);
…
end
endclass
class consumer
repeat(3) begin
….
mbx.get(i);
rtn.put(-i);
…
end
endclass
說明：信箱的構造函數中mbx =new();rtn =new()，信箱容量為無窮大。如何實現同步？
雖然信箱容量為無窮大，producer線程發完一個數據后遇到get()會阻塞，不能放入第二個數據；等到consumer得到第一個數據並且處理完后，通過另一個信箱返回一個數據，producer才繼續放第二個數據。
因為get()得到數據后，將信箱中數據取出。表象：信箱容量定義為無窮大，但是實際上也是producer放一個數據，consumer取一個數據；然后producer再放第二個數據，依次類推。
這樣確保producer不會超前於consumer線程，而將數據都寫入信箱。
4） 其他的同步技術
通過變量或旗語阻塞也可以實現握手。事件是最簡單的結構，其次是通過變量阻塞。旗語相當於第2個信箱，但是沒有交換信息。Systemverilog中的信箱比其他技術要差，原因是無法在producer放入第一個事務時，讓它阻塞。Producer一直比consumer提前一個事務的時間。
l Wait(handshake.triggered())和@handshake 使用范圍
1） Wait(handshake.triggered())，用於等待一個事件；
2） 循環中等待事件，只能用@handshake
3） 兩個線程的同步，一般任務run()使用循環，所以只能使用@handshake。
注意事項：
1） 在循環中，等待事件不能用Wait(handshake.triggered())，因為如果事件觸發一次，wait()語句一直為真，進入不斷的循環。下一次循環中，不會阻塞。
2） @handshake 如果觸發事件，先於等待事件。會等不到事件，因為（事件觸發，是一個零寬度的脈沖）
OOP的高級編程技巧
l 繼承
背景：
為總線事務增加一個錯誤功能並帶可變延時的復雜類。方法如下：
1） 使用合成，即在類中例化另一個類型的類。有時候很難將功能分成獨立的部分。如果使用合成，則需要為正確和錯誤事務分別創建不同的類，正確類的測試平台需要重寫以處理錯誤類的對象。
2）使用擴展類
作用：
當需要增加事務，而對現有的測試代碼修改越少越好，。例如增加錯誤注入功能。
擴展類和類合成區別：
擴展類解決，增加新事務，使用類合成中，大量修改代碼的麻煩。
如何使用：
擴展類共享基類的變量和子程序。
1）基本類中的方法，需標記為virtual，這樣擴展類中才可以重新定義。擴展類中函數，和基類中函數名一樣時，通過supper.函數名，調用基類中函數。Systemverilog中不允許supper.supper.new方式經行多層調用。
2)如果基類構造函數new()有參數，那么擴展類，必須有一個構造函數，並在構造函數的第一行調用基類的構造函數。
class basel
function new（input int var）；
this.var = var;
endfunction
endclass
class extended extends basel
function new(input int var);
super.new(var);
endfunction
endclass
3)OOP規則指出：基類的句柄，也可以指向擴展類的對象。（好好體會）
l 藍圖模式
1）背景：一個簡單的發生器，通過信箱將數據傳遞給驅動器。
class generator
mailbox gen2drv;
transaction tr;
function new(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
存在問題：這個例子在循環內部創建事務對象,而不是在循環外部，避免了測試平台常見的錯誤。new()放在循環外部，錯誤原因是，mailbox中放入的是句柄，而不能是對象，所有的句柄都指向同一個對象。（1）任務run創建了一個事物並立即隨機化，意味着事務使用了默認的所有約束。要修改，必須要修改transaction類。(2)無法使用擴展
解決辦法：將tr的創建和初始化分開，使用藍圖模式。
另一個問題：如果簡單的把創建和初始化分開，而放在循環外部，而避免測試平台錯誤（P200），如何解決？藍圖模式如何解決
2）藍圖模式概念：
首先構建一個對象藍圖（金屬模），然后修改它的約束，甚至可以用擴展對象替換它，隨機化這個藍圖時，就得到想賦予的隨機值；然后復制這個對象，將copy發給下游。
藍圖：是一個鈎子，允許你改變發生器類的行為而無需修改其類代碼。藍圖對象在一個地方構建（new())，在另一個地方（任務run）使用
3）P200與P221相對比分析：重要
藍圖模式，也就比new()在循環外地generator多了一個copy函數。問題（1）藍圖模式，new()在循環外，也只有一個對象，而mailbox中放入的只能是句柄，如何解決常見的平台錯誤？
因為copy，是對象的復制，而不是句柄的復制。這樣藍圖模式只有一個句柄，但是隨機化后，copy，相當於再循環中創建了許多對象。而測試平台常見錯誤的本質是，只創建了一個對象。這樣就避免了問題。
（2）藍圖模式下，因為只有一個ID號，那么任務run循環中，下發了許多數據，這些只有一個ID號了？
因為copy是對象的復制，所以在copy中ID號也會增加。下發的每個數據，都有各自的ID號。
l 使用擴展的transaction
為了注入錯誤，需要將藍圖對象transaction變成badtransaction（改變藍圖）。必須在環境的創建和運行階段之間完成這個操作。注意：所有的badTr引用都在這一個文件中，這樣就不需要改變environment類或generator類。
env.build();
begin
badtr bad = new();
env.gen.blueprint = bad;
end
env.run
目的是：將一個對象取代另一個對象。new()后都是對象了，將對象賦值給對象，這是什么寫法？不是復制呀？復制本質是將一個句柄指向一個對象。
解釋：上述是句柄的復制，將擴展類句柄bad賦值給基類句柄blueprint，這樣基類句柄指向擴展類對象，后面的代碼調用的時候，就直接指向擴展類bad了，改變了藍圖。
l env.new()和env.build()區別
env.new()僅僅new()函數
env.build()是將各個模塊new()，並傳達一些參數，通過這些參數將環境的各個模塊，連接起來。P213
l $cast 作類型向下轉換
背景：基類句柄可以指向擴展類對象，不需要額外的代碼； 擴展類句柄指向基類對象，一般情況下會出錯，但有時候是可以的，前提是基類句柄指向了它的一個擴展類對象。
作用：擴展類句柄指向基類對象時，使用$cast()函數。在非法的情況下，不會編譯報錯，會返回了一個0.
$cast做任務使用時，systemverilog會在運行時，檢查源對象類型和目的對象類型不匹配，會報錯；
cast做函數使用時，運行時，仍做類型檢查，在不匹配時，不會報錯，cast 做函數使用時，運行時，仍做類型檢查，在不匹配時，不會報錯，cast做函數使用時，運行時，仍做類型檢查，在不匹配時，不會報錯，函數返回0.
前面所述：基類句柄可以指向任何它的擴展類的對象、
1） 基類句柄指向擴展類對象——出現情況：修改藍圖，不改過多代碼，增加功能
Transaction tr； //基類句柄
BadTr bad； //擴展類句柄
Bad = new()；
Tr = bad； // 基類句柄指向擴展類對象
tr.display; //掉用的是擴展類的方法
2） 擴展類句柄指向基類對象——出現情況:基類virtual 方法copy函數，它的繼承類中copy函數
將基類句柄賦值給擴展類句柄，使擴展類句柄指向基類對象，一般編譯器會出錯，不能運行，所以非常小心；只有基類句柄指向擴展類對象時，再將擴展類句柄指向基類對象時，不出錯。為了檢測基類句柄是否指向了擴展對象，並且不讓編譯器報錯，可以使用$cast()函數檢測。
當把擴展類句柄指向基類對象時，發生什么？
Tr= new()；
Bad = tr； //擴展類句柄指向基類句柄
上述會發生錯誤，編譯不會被通過。因為有些屬性在基類中不存在；但是擴展類句柄指向基類句柄不總是非法的（見下面代碼，是可以的），當基類句柄指向一個擴展類對象時是允許的。
Transcation tr;
BadTr bad,bad2;
Bad= new()；
Tr = bad; //基類句柄指向擴展類對象
$cast(bad2,tr); //擴展類句柄指向基類對象
if(!$cast(bad2,tr);
$display(“cannot assign tr to bad2”);
$display(bad2.bad_crc);
l 句柄類型和對象類型差異（書中翻譯的不准，type of handdle 和 object）
個人理解：
Transaction tr； 句柄tr類型是transaction
句柄類型：關鍵字
對象類型：類中成員的類型差異
l 虛方法和多態
多態：多個程序使用一個共同的名字的現象。(虛方法的重寫與實現)
多態解決問題：計算機建構面臨的一個問題。讓物理內存很小的情況下，讓處理器能夠對很大的地址空間尋址。針對這個問題引入了虛擬內存。
虛擬方法繼承劣勢：
基類使用了虛擬方法，擴展類也必須使用相同的“簽名”，擴展類中虛擬子程序不能增加或刪除參數，這意味着必須提前做好規划。
l 對象復制
1） 因為是virtual 函數，擴展類中copy方法也必須是transaction型的，
但是要copy的是badtr類型的，所以要new一個bad
帶有copy 的事物基類。
class transaction ;
rand bit[31:0] src,dst,data[8];
bit[31:0] crc;
virtual function transaction copy ();
copy = new();
copy.src = src;
copy.dst = dst;
copy.data = data;
copy.crc = crc;
endfunction
endclass
帶有copy的擴展類
calss badtr extends transaction
rand bit bad_crc;
virtual function badtr copy(); //錯誤
virtual function transaction copy();
Badtr bad;
Bad = new();
Bad.src = src;
bad.dst = dst;
bad.data = data;
bad.crc = crc;
Bad.bad_crc = bad_crc;
return bad;
endfunction
endclass
2）優化途徑一，創建一個獨立的函數copy_data,這樣每個類只負責copy其局部變量，即擴展類中的copy函數用super.copy_data(tr),代替了基類中變量的復制。代碼的重用性提高。P8.22
$cast(bad,tr); //擴展類句柄指向基類句柄
使用的情況： 因為virtual 函數，在繼承中，虛擬函數必須和基類中名稱和參數也一致。這樣擴展類中copy_data函數參數仍然是transaction類型的tr，這樣出現了參數是基類句柄，但是copy_data函數內要作的確實擴展類的成員，就要將基類句柄參數賦值給擴展類句柄，
要將擴展類badtr類型的數據返回，所以必須用$cast(bad,tr)。
優化途徑二，最好的。前面的copy子程序都會創建一個新對象，改進的一種方法就是指定復制對象的存放地址。
virtual function transaction copy（transaction to =null）；
if(to == null)
copy = new();
else
copy = to;
copy_data(copy);
endfunction
l 抽象類和純虛方法
背景：驗證的目標之一是創建多個項目共享的代碼。
目的：systemverilog 有兩種方法創建共享的基類：抽象類和純虛方法
Virtual class (抽象類）:可以被擴展但是不能被直接例化。
Pure virtual function(純虛方法）：沒有實體的方法原型，相當於一個聲明。
1） 由抽象類擴展而來的類，只有在所以的虛擬方法都有實體的時候才能被例化。
2） 純虛方法只能在抽象類中定義。
3） 抽象類中，純虛方法是沒實體的，非純虛方法最好也不寫實體。
l 回調
背景：測試平台目的：創建一個不做任何修改就能在所有測試中使用的驗證環境。要做到這點的關鍵是測試平台使用鈎子，（什么是鈎子？）鈎子作用，在不修改原始類的情況下注入新的代碼。采用virtual 方法，也可以在擴展類中覆蓋基類方法，但是需要重復原方法的所有代碼，並且它的修改將傳播到它的所有擴展類中。
作用：回調就是一個鈎子，在不修改原始類的情況下注入新的代碼。
實現：回調任務在頂層中創建，在最低級即驅動器中調用。這樣驅動器不需要知道測試的任何信息，它只需要使用一個可以在測試中擴展的通用類。
1） 使用回調注入干擾
回調的一個常見用法就是注入干擾，例如引入一個錯誤或者延遲。下面測試平台使用回調對象，隨機地丟棄數據包。
擴展類是如何作用的？在擴展的回調類中注入錯誤，如何在驅動器中作用的？
關鍵是數據隊列的作用，驅動器中使用了，回調基類的數據隊列
回調基類是抽象類，在擴展的回調類中加入錯誤注入，而drive驅動類中，是回調基類的數據隊列，在環境中將擴展類句柄讓入驅動器類，回調基類的數據隊列中。
begin // Create error injection callback
Driver_cbs_drop dcd = new();
env.drv.cbs.push_back(dcd); // Put into driver
end
與前面擴展類作用的差異？
前面代碼，要使擴展類中增加代碼，需要使基類句柄指向擴展類句柄。
l 驅動器類：
下面的代碼如何解釋
2）回調也可以想scoreboard 發送數據或收集功能覆蓋率。
優點：
你可能想過將scoreboard和功能覆蓋數據組置於一個事物處理器中，通過郵箱連接到測試平台中，這是一種笨拙的方法。原因如下：測試平台組件幾乎都是被動和異步的，組件只有在測試平台給他數據的時候才被喚醒，而且不會主動地向下游事物處理器傳遞信息。
麻煩：
a)這樣一個需要同時監視多個郵箱的事物處理器復雜了；
b)你可能在多個地方采集數據，但是事物處理器設計用來處理單個數據源回調