SystemVerilog基础

2024-10-19

在 SystemVerilog 中，理解基本的数据类型、数组和队列的操作是构建有效仿真模型的基础。

内建数据类型

SystemVerilog 支持多种数据类型，分为两类：四状态和双状态。

四状态数据类型

reg：用于存储值的变量，可以是 1-bit 或多个 bit 的宽度，支持四个状态（0, 1, X, Z）。
wire：用于连接模块之间的信号，也支持四个状态。
logic：与 reg 类似
integer：32 位有符号整数，默认值为 x。
time：表示时间的变量，默认值为 X。

双状态数据类型

bit：只有两种状态（0 或 1），通常用于表示布尔值。
int、byte、shortint、longint：无符号整数类型，范围根据位宽不同而不同。
real：浮点数类型，默认值为 0。

有符号数与无符号数

可以使用 unsigned 来声明无符号数，例如：

1 2	bit signed [7:0] signed_val; byte unsigned unsigned_val;

`$isunknown` 操作符

$isunknown 是一个非常有用的操作符，它检查表达式中是否有 X 或 Z 状态。如果表达式的某个位含有 X 或 Z，返回 1，否则返回 0。例如：

1
2
3

if ($isunknown(signal)) begin
    // 如果 signal 中含有 X 或 Z，执行相应操作
end

数组操作

数组初始化与操作

在 SystemVerilog 中，数组的初始化、比较、复制和循环是常见的操作，可以使用 for 或 foreach 来遍历数组。

动态数组

动态数组可以使用 new[] 来分配空间，或者复制现有数组：

int arr1[];
arr1 = new[10]; // 分配 10 个元素的空间

int arr2[];
arr2 = new[5]; // 分配 5 个元素的空间

arr2 = arr1; // 复制数组

释放数组

使用 .delete() 来释放动态数组的空间：

1	arr1.delete();

数组宽度

使用 $size 来返回数组的大小：

1 2	int arr[10]; int size = $size(arr); // 返回 10

队列

队列是一个非常灵活的数据结构，支持动态变化的元素。以下是常用的队列操作：

声明队列：q[$]，$ 表示队列的最大或最小索引。
插入元素：使用 insert(idx, value) 在指定位置插入元素（并非所有仿真器支持插入操作）。
删除元素：使用 delete(idx) 删除指定位置的元素。
前端插入：使用 push_front(value) 在队列前面插入元素，等价于 q = {value, q}。
后端插入：使用 push_back(value) 在队列末尾插入元素，等价于 q = {q, value}。
从队列移除元素：使用 pop_front 或 pop_back，分别从队列的前端或后端移除元素。

队列的遍历也可以使用 for 或 foreach。

数组常用方法

数组类型提供了一些非常实用的方法，帮助进行数据处理：

arr.sum, 返回数组所有元素和
arr.product, 返回数组所有元素积
arr.and, 返回数组所有元素的与
arr.or, 返回数组所有元素的或
arr.xor, 返回数组所有元素的异或
arr.min(), 返回数组中的最小值队列(注意：返回的是队列，而不是标量)
arr.max(), 返回数组中的最大值队列(注意：返回的是队列，而不是标量)
arr.unique(), 返回数组中具有唯一值的队列
arr.find with (condition), 返回满足条件元素的队列
arr.find_index with (condition), 返回满足条件元素下标的队列
arr.find_first with (condition), 返回满足条件第一个元素的队列
arr.find_first_index with (condition), 返回满足条件第一个元素下标的队列
arr.find_last with (condition), 返回满足条件第最后一个元素的队列
arr.find_last_index with (condition), 返回满足条件最后一个元素下标的队列
arr.reverse(), 数组反向
arr.sort(), 数组从小到大排序
arr.rsort(), 数组从大到小排序
arr.shuffle(), 数组打乱顺序
其中reverse和shuffle方法不能带with条件语句，它们的作用范围是整个数组

字符串

在 SystemVerilog 中，字符串操作非常直观，支持常见的字符串处理功能：

s.getc(N)：返回字符串中第 N 位的字符。
s.tolower()：将字符串转换为小写字母。
s.toupper()：将字符串转换为大写字母。
s.putc(N, C)：将字符 C 写入字符串的第 N 位。
s.substr(start, end)：提取从 start 到 end 的子字符串。
s.len()：返回字符串的长度。

格式化输出

SystemVerilog 提供了 $psprintf() 方法来格式化字符串，可以直接传递给其他函数：

1	string formatted_str = $psprintf("The value of x is %0d", x);

本文作者： ICXNM-ZLin
本文链接： https://talent-tudou.github.io/2024/10/19/Programming/SystemVerilog基础/
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