System Verilog（1）logic 和 bit, byte, shortint, int, longint

零基礎轉驗證程序媛

• 自學數電，verilog，刷完HDL bits
• 看完了啟芯關於SV的系列課程
• 接下來做一些代碼練習，寫blog記錄一下

學習資源

http:// www.chipverify.com 上的一些實例， 啟芯課程， 綠皮書

仿真工具

EDA playground

 

SV語法（1） data_type

 

 

Verilog 的數據類型主要是線網和變量，即 wire， reg， integer，都是四值邏輯（0、1、x、z）

在verilog基礎上，SV增加了二值邏輯(0、1)變量來簡化運算， 包含 bit, byte, shortint, int, longint 變量。

SV中logic與verilog中的reg變量對應，為四值邏輯的無符號數；bit為二值邏輯的無符號數；

byte, int, shortint, longint 均為二值邏輯有符號數，注意區分。

 

// 二值邏輯在驗證平台上可以簡化計算，但用在RTL邏輯綜合時容易出現問題

 

下面做一些實例，以熟悉各數據類型和相應變量的聲明語法

1. logic 變量的連續賦值和過程賦值

// logic 變量默認值為x

module tb; logic [3:0] my_data;  // declare a 4-bit logic type variable;
    logic       en;     // declare a 1-bit logic type variable; // logic變量既可以在過程語句中被賦值，也可以被連續賦值(用assign賦值)


    initial begin $display ("my_data = 0x%0h en = %0b", my_data, en); // 以最小十六進制打印 my_data, 以最小十進制打印 en（默認值）
 my_data = 4'hB; 

        // 過程語句中給logic變量賦值
 $display ("my_data = 0x%0h en = %0b", my_data, en); // 賦值同時打印兩個logic變量
 #1; // 延時1個時間單位
 $display ("my_data= 0x%0h en = %0b",my_data,en); // 延時后再打印兩個logic 變量

    end 

    assign en = my_data[0]; // 連續賦值en

endmodule // tb

---

編譯結果

# Loading sv_std.std
# Loading work.tb(fast)
# vsim -voptargs=+acc=npr
# run -all
# my_data = 0xx en = x
# my_data = 0xb en = x
# my_data= 0xb en = 1
# exit
# End time: 06:43:28 on Mar 29,2022, Elapsed time: 0:00:01
# Errors: 0, Warnings: 0
Done

2. bit 變量的賦值

module tb;  2  bit var_a ;  3      bit [3:0] var_b ;  4 
     logic [3:0] x_val ;  6 
     initial begin
         
         $display("initial value var_a = %0b, var_b = 0x%0h", var_a, var_b) ; 10 
         // 查看bit類型變量默認值，默認值都是0. var_a = 0, var_b = 0x0

         var_a= 1; 14 
         var_b= 4'hb;

         $display("first value value var_a = %0b, var_b = 0x%0h", var_a, var_b) ; 18 
         var_b= 16'h481a;

         $display("tructuated value: var_b= 0x%0h", var_b) ; 22 
         // 如果賦值超過位寬會怎么樣呢？ 只有最右邊的a被賦值到b變量里了 var_b = 0xa

         var_b=4'h01zx;

         $display("var_b = %b", var_b) ; 28 
         // 四值邏輯在轉化為二值邏輯時，未知狀態x以及高阻態z都會被強制轉化為0，var_b = 0000 30 
         // logic和bit類型都是可綜合的，但bit類型多用於testbench中

     end

endmodule

---

編譯結果
# Loading sv_std.std
# Loading work.tb(fast)
# 
# vsim -voptargs=+acc=npr
# run -all
# initial value var_a = 0, var_b = 0x0
# first value value var_a = 1, var_b = 0xb
# tructuated value: var_b= 0xa
# var_b = 0000
# exit
# End time: 06:51:49 on Mar 29,2022, Elapsed time: 0:00:01
# Errors: 0, Warnings: 0
Done

 

3. 有符號數 byte, int, shortint, longint 的賦值

// 有符號數據類型: byte, shortint, int, longint


module tb ;  5 
    shortint var_a;        // 16 bits

    int      var_b;        // 32 bits 

    longint  var_c;        // 64 bits 

    byte     var_d;    // 8 bits -128~127

    byte unsigned var_u; // 8 bits unsigned 0~255
  


    initial begin
        
        $display("sizes var_a=%0d, var_b=%0d , var_c=%0d", $bits(var_a), $bits(var_b), $bits(var_c)); 21 
        #1

        $display("default values var_a=%0h, var_b=%0h, var_c=%0h",var_a, var_b, var_c); 25 
        #1 

        var_a = 'h7FFF ;

        var_b = 'h7FFF_FFFF ;

        var_c = 'h7FFF_FFFF_FFFF_FFFF ;

        var_d = 'h7F ; // 127

        var_u = 'h7F ; // 127

        $display("new values var_a=%0h, var_b=%0h, var_c=%0h, var_d=%0h, var_u=%0h",var_a, var_b, var_c, var_d, var_u); 39 
        #1 

        var_a += 1 ; 43 
        var_b += 1 ; 45 
        var_c += 1 ; 47 
        var_d += 1 ;    // -128

        var_u += 1 ;    // 128




    end // initial



    initial begin

      $monitor("monitoring [%0t ns] var_a=%0d var_b=%0d var_c=%0d var_d=%0d var_u=%0d ", $time, var_a, var_b, var_c, var_d, var_u); 62     
    end



    endmodule // tb

---

編譯結果
# Loading sv_std.std
# Loading work.tb(fast)
# 
# vsim -voptargs=+acc=npr
# run -all
# sizes var_a=16, var_b=32 , var_c=64
# monitoring [0 ns] var_a=0 var_b=0 var_c=0 var_d=0 var_u=0 
# default values var_a=0, var_b=0, var_c=0
# new values var_a=7fff, var_b=7fffffff, var_c=7fffffffffffffff, var_d=7f, var_u=7f
# monitoring [2 ns] var_a=32767 var_b=2147483647 var_c=9223372036854775807 var_d=127 var_u=127 
# monitoring [3 ns] var_a=-32768 var_b=-2147483648 var_c=-9223372036854775808 var_d=-128 var_u=128 
# exit
# End time: 07:05:14 on Mar 29,2022, Elapsed time: 0:00:02
# Errors: 0, Warnings: 0
Done