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公眾號(hào)：ZYNQ

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)素材

SystemVerilog是一種硬件描述和驗(yàn)證語(yǔ)言(HDVL)，它基于IEEE1364-2001 Verilog硬件描述語(yǔ)言(HDL)，并對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展，包括擴(kuò)充了C語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)、壓縮和非壓縮數(shù)組、 接口、斷言等等，這些都使得SystemVerilog在一個(gè)更高的抽象層次上提高了設(shè)計(jì)建模的能力。SystemVerilog由Accellera開發(fā)，它主要定位在芯片的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證流程上，并為系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)流程提供了強(qiáng)大的連接能力。下面我們從幾個(gè)方面對(duì)SystemVerilog所作的增強(qiáng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，期望能夠通過(guò)這個(gè)介紹使大家對(duì)SystemVerilog有一個(gè)概括性的了解。

1. 接口(Interface)

Verilog模塊之間的連接是通過(guò)模塊端口進(jìn)行的。為了給組成設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊定義端口，我們必須對(duì)期望的硬件設(shè)計(jì)有一個(gè)詳細(xì)的認(rèn)識(shí)。不幸的是，在設(shè)計(jì)的早期，我們很難把握設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。而且，一旦模塊的端口定義完成后，我們也很難改變端口的配置。另外，一個(gè)設(shè)計(jì)中的許多模塊往往具有相同的端口定義，在Verilog中，我們必須在每個(gè)模塊中進(jìn)行相同的定義，這為我們?cè)黾恿藷o(wú)謂的工作量。

SystemVerilog提供了一個(gè)新的、高層抽象的模塊連接，這個(gè)連接被稱為接口(Interface)。接口在關(guān)鍵字interface和endinterface之間定義，它獨(dú)立于模塊。接口在模塊中就像一個(gè)單一的端口一樣使用。在最簡(jiǎn)單的形式下，一個(gè)接口可以認(rèn)為是一組線網(wǎng)。例如，可以將PCI總線的所有信號(hào)綁定在一起組成一個(gè)接口。通過(guò)使用接口，我們?cè)谶M(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以不需要首先建立各個(gè)模塊間的互連。隨著設(shè)計(jì)的深入，各個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)也會(huì)變得越來(lái)越清晰，而接口內(nèi)的信號(hào)也會(huì)很容易地表示出來(lái)。當(dāng)接口發(fā)生變化時(shí)，這些變化也會(huì)在使用該接口的所有模塊中反映出來(lái)，而無(wú)需更改每一個(gè)模塊。下面是一個(gè)接口的使用實(shí)例：

interface?chip_bus;//?定義接口

wire read_request, read_grant;

wire?[7:0]address, data;

endinterface: chip_bus

module?RAM(chip_bus io,?//?使用接口

inputclk);

//可以使用io.read_request引用接口中的一個(gè)信號(hào)

endmodule

module?CPU(chip_bus io, input clk);

...

endmodule

module?top;

reg?clk = 0;

chip_bus a;?//?實(shí)例接口

//將接口連接到模塊實(shí)例

RAM mem(a,clk);

CPU cpu(a,clk);

endmodule

實(shí)際上，SystemVerilog的接口不僅僅可以表示信號(hào)的綁定和互連。由于SystemVerilog的接口中可以包含參數(shù)、常量、變量、結(jié)構(gòu)、函數(shù)、任務(wù)、initial塊、always塊以及連續(xù)賦值語(yǔ)句，所以SystemVerilog的接口還可以包含內(nèi)建的協(xié)議檢查以及被使用該接口的模塊所共用的功能。

2. 全局聲明和語(yǔ)句

在Verilog中，除了一個(gè)模塊可以作為模塊實(shí)例引用其他模塊外，并不存在一個(gè)全局空間。另外，Verilog允許任意數(shù)目的頂層模塊，因此會(huì)產(chǎn)生毫無(wú)關(guān)聯(lián)的層次樹。

SystemVeriog增加了一個(gè)被稱為$root的隱含的頂級(jí)層次。任何在模塊邊界之外的聲明和語(yǔ)句都存在于$root空間中。所有的模塊，無(wú)論它處于哪一個(gè)設(shè)計(jì)層次，都可以引用$root中聲明的名字。這樣，如果某些變量、函數(shù)或其它信息被設(shè)計(jì)中的所有模塊共享，那么我們就可以將它們作為全局聲明和語(yǔ)句。全局聲明和語(yǔ)句的一個(gè)使用實(shí)例如下：

reg?error_flag;?//?全局變量

function?compare(...);?//?全局函數(shù)

always@(error_flag)?//?全局語(yǔ)句

...

module?test;

chip1 u1(...)

endmodule

module?chip1(...);

FSM u2(...);

always@(data)

error_flag= compare(data, expected);

endmodule

module?FSM(...);

...

always?@(state)

error_flag= compare(state, expected);

endmodule

3. 時(shí)間單位和精度

在Verilog中，表示時(shí)間的值使用一個(gè)數(shù)來(lái)表示，而不帶有任何時(shí)間單位。例如：

forever?#5clock= ~clock;

從這一句中我們無(wú)法判斷5代表的是5ns? 5ps? 還是其他。Verilog的時(shí)間單位和精度是作為每一個(gè)模塊的屬性，并使用編譯器指令`timescale來(lái)設(shè)置。使用這種方法具有固有的缺陷，因?yàn)榫幾g器指令的執(zhí)行依賴于源代碼的編譯順序，編譯器總是將它遇到的最后一個(gè)`timescale設(shè)置的時(shí)間單位和精度作為之后的標(biāo)準(zhǔn)。那么，假如有些模塊之前沒(méi)有使用`timescale設(shè)置時(shí)間單位和精度，這就有可能出現(xiàn)同一個(gè)源代碼的不同仿真會(huì)出現(xiàn)不同結(jié)果的情況。

SystemVerilog為了控制時(shí)間單位加入了兩個(gè)重要的增強(qiáng)。首先，時(shí)間值可以顯式地指定一個(gè)單位。時(shí)間單位可以是s、ms、ns、ps或fs。時(shí)間單位作為時(shí)間值的后綴出現(xiàn)。例如：

forever?#5nsclock= ~clock;

其次，SystemVerilog允許使用新的關(guān)鍵字(timeunits和timeprecision)來(lái)指定時(shí)間單位和精度。這些聲明可以在任何模塊中指定，同時(shí)也可以在$root空間中全局指定。時(shí)間單位和精度必須是10的冪，范圍可以從s到fs。例如：

timeunits?1ns;

timeprecision?10ps;

4. 抽象數(shù)據(jù)類型

Verilog提供了面向底層硬件的線網(wǎng)、寄存器和變量數(shù)據(jù)類型。這些類型代表了4態(tài)邏輯值，通常用來(lái)在底層上對(duì)硬件進(jìn)行建模和驗(yàn)證。線網(wǎng)數(shù)據(jù)類型還具有多個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，并且能夠?yàn)槎囹?qū)動(dòng)源的線網(wǎng)提供解析功能。

SystemVerilog包括了C語(yǔ)言的char和int數(shù)據(jù)類型，它允許在Verilog模型和驗(yàn)證程序中直接使用C和C++代碼。VerilogPLI不再需要集成總線功能模型、算法模型和C函數(shù)。SystemVerilog還為Verilog加入了幾個(gè)新的數(shù)據(jù)類型，以便能夠在更抽象的層次上建模硬件。

l????????char：一個(gè)兩態(tài)的有符號(hào)變量，它與C語(yǔ)言中的char數(shù)據(jù)類型相同，可以是一個(gè)8位整數(shù)(ASCII)或short int(Unicode)；

l????????int：一個(gè)兩態(tài)的有符號(hào)變量，它與C語(yǔ)言中的int數(shù)據(jù)類型相似，但被精確地定義成32位；

l????????shortint：一個(gè)兩態(tài)的有符號(hào)變量，被精確地定義成16位；

l????????longint：一個(gè)兩態(tài)的有符號(hào)變量，它與C語(yǔ)言中的long數(shù)據(jù)類型相似，但被精確地定義成64位；

l????????byte：一個(gè)兩態(tài)的有符號(hào)變量，被精確地定義成8位；

l????????bit：一個(gè)兩態(tài)的可以具有任意向量寬度的無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類型，可以用來(lái)替代Verilog的reg數(shù)據(jù)類型；

l????????logic：一個(gè)四態(tài)的可以具有任意向量寬度的無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類型，可以用來(lái)替代Verilog的線網(wǎng)或reg數(shù)據(jù)類型，但具有某些限制；

l????????shortreal：一個(gè)兩態(tài)的單精度浮點(diǎn)變量，與C語(yǔ)言的float類型相同；

l????????void：表示沒(méi)有值，可以定義成一個(gè)函數(shù)的返回值，與C語(yǔ)言中的含義相同。

SystemVerilog的bit和其他數(shù)據(jù)類型允許用戶使用兩態(tài)邏輯對(duì)設(shè)計(jì)建模，這種方法對(duì)仿真性能更有效率。由于Verilog語(yǔ)言沒(méi)有兩態(tài)數(shù)據(jù)類型，因此許多仿真器都通過(guò)將這種功能作為仿真器的一個(gè)選項(xiàng)提供。這些選項(xiàng)不能夠在所有的仿真器之間移植，而且在需要時(shí)用三態(tài)或四態(tài)邏輯的設(shè)計(jì)中強(qiáng)制使用兩態(tài)邏輯還具有副作用。SystemVerilog的bit數(shù)據(jù)類型能夠極大改進(jìn)仿真器的性能，同時(shí)在需要的時(shí)候仍然可以使用三態(tài)或四態(tài)邏輯。通過(guò)使用具有確定行為的數(shù)據(jù)類型來(lái)代替專有的仿真器選項(xiàng)，兩態(tài)模型能夠在所有的SystemVerilog仿真器間移植。

SystemVerilog的logic數(shù)據(jù)類型比Verilog的線網(wǎng)和寄存器數(shù)據(jù)類型更加靈活，它使得在任何抽象層次上建模硬件都更加容易。logic類型能夠以下面的任何一種方法賦值：

l????????通過(guò)任意數(shù)目的過(guò)程賦值語(yǔ)句賦值，能夠替代Verilog的reg類型；

l????????通過(guò)單一的連續(xù)賦值語(yǔ)句賦值，能夠有限制地替代Verilog的wire類型；

l????????連接到一個(gè)單一原語(yǔ)的輸出，能夠有限制地替代Verilog的wire類型；

由于logic數(shù)據(jù)類型能夠被用來(lái)替代Verilog的reg或wire(具有限制)，這就使得能夠在一個(gè)更高的抽象層次上建模，并且隨著設(shè)計(jì)的不斷深入能夠加入一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)而不必改變數(shù)據(jù)類型的聲明。logic數(shù)據(jù)類型不會(huì)表示信號(hào)的強(qiáng)度也不具有線邏輯的解析功能，因此logic數(shù)據(jù)類型比Verilog的wire類型更能有效地仿真和綜合。

5. 有符號(hào)和無(wú)符號(hào)限定符

缺省情況下，Verilog?net和reg數(shù)據(jù)類型是無(wú)符號(hào)類型，integer類型是一個(gè)有符號(hào)類型。Verilog-2001標(biāo)準(zhǔn)允許使用signed關(guān)鍵字將無(wú)符號(hào)類型顯式地聲明成有符號(hào)類型。SystemVerilog加入了相似的能力，它可以通過(guò)unsigned關(guān)鍵字將有符號(hào)數(shù)據(jù)類型顯式地聲明成有無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類型。例如：

intunsigned?j;

值得注意的是unsigned在Verilog中是一個(gè)保留字，但并沒(méi)有被Verilog標(biāo)準(zhǔn)使用。

6. 用戶定義的類型

Verilog不允許用戶定義新的數(shù)據(jù)類型。SystemVerilog通過(guò)使用typedef提供了一種方法來(lái)定義新的數(shù)據(jù)類型，這一點(diǎn)與C語(yǔ)言類似。用戶定義的類型可以與其它數(shù)據(jù)類型一樣地使用在聲明當(dāng)中。例如：

typedefunsigned int?uint;

uint?a, b;

一個(gè)用戶定義的數(shù)據(jù)類型可以在它的定義之前使用，只要它首先在空的typedef中說(shuō)明，例如：

typedef?int48;?//?空的typedef，在其他地方進(jìn)行完整定義

int48 c;

7. 枚舉類型

在Verilog語(yǔ)言中不存在枚舉類型。標(biāo)識(shí)符必須被顯式地聲明成一個(gè)線網(wǎng)、變量或參數(shù)并被賦值。SystemVerilog允許使用類似于C的語(yǔ)法產(chǎn)生枚舉類型。一個(gè)枚舉類型具有一組被命名的值。缺省情況下，值從初始值0開始遞增，但是我們可以顯式地指定初始值。枚舉類型的例子如下：

enum?{red,yellow, green} RGB;

enum?{WAIT=2’b01, LOAD, DONE} states;

我們還可以使用typedef為枚舉類型指定一個(gè)名字，從而允許這個(gè)枚舉類型可以在許多地方使用。例如：

typedefenum?{FALSE=1’b0, TRUE} boolean;

boolean ready;

booleantest_complete;

8. 結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體

在Verilog語(yǔ)言中不存在結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體，而結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體在將幾個(gè)聲明組合在一起的時(shí)候非常有用。SystemVerilog增加了結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體，它們的聲明語(yǔ)法類似于C。

struct?{

??reg?[15:0] opcode;

??reg?[23:0] addr;

} IR;

union?{

??int?I;

??shortreal?f;

} N;

結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體中的域可以通過(guò)在變量名和域名字之間插入句點(diǎn)(.)來(lái)引用：

IR.opcode = 1;?//?設(shè)置IR變量中的opcode域

N.f = 0.0;?//?將N設(shè)置成浮點(diǎn)數(shù)的值

我們可以使用typedef為結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體的定義指定一個(gè)名字。

typedefstruct{

??reg?[7:0] opcode;

??reg?[23:0] addr;

} instruction;?//?命名的結(jié)構(gòu)體

instruction IR;?//?結(jié)構(gòu)體實(shí)例

一個(gè)結(jié)構(gòu)體可以使用值的級(jí)聯(lián)來(lái)完整地賦值，例如：

instruction = {5,200};?

結(jié)構(gòu)體可以作為一個(gè)整體傳遞到函數(shù)或任務(wù)，也可以從函數(shù)或任務(wù)傳遞過(guò)來(lái)，也可以作為模塊端口進(jìn)行傳遞。

9. 數(shù)組

在Verilog中可以聲明一個(gè)數(shù)組類型，reg和線網(wǎng)類型還可以具有一個(gè)向量寬度。在一個(gè)對(duì)象名前面聲明的尺寸表示向量的寬度，在一個(gè)對(duì)象名后面聲明的尺寸表示數(shù)組的深度。例如：

reg?[7:0] r1 [1:256];?// 256個(gè)8位的變量

在SystemVerilog中我們使用不同的術(shù)語(yǔ)表示數(shù)組：使用“壓縮數(shù)組(packed array)”這一術(shù)語(yǔ)表示在對(duì)象名前聲明尺寸的數(shù)組；使用“非壓縮數(shù)組(unpacked array)”這一術(shù)語(yǔ)表示在對(duì)象名后面聲明尺寸的數(shù)組。壓縮數(shù)組可以由下面的數(shù)據(jù)類型組成：bit、logic、reg、wire以及其它的線網(wǎng)類型。無(wú)論是壓縮數(shù)組還是非壓縮數(shù)組都可以聲明成多維的尺寸。

bit?[7:0] a;?//?一個(gè)一維的壓縮數(shù)組

bit?b [7:0];?//一個(gè)一維的非壓縮數(shù)組

bit?[0:11] [7:0] c;?//一個(gè)二維的壓縮數(shù)組

bit?[3:0] [7:0] d [1:10];?//?一個(gè)包含10個(gè)具有4個(gè)8位字節(jié)的壓縮數(shù)組的非壓縮數(shù)組

非壓縮尺寸在壓縮尺寸之前引用，這就允許將整個(gè)壓縮數(shù)組作為一個(gè)單一的元素進(jìn)行引用。在上面的例子中，d[1]引用非壓縮數(shù)組的一個(gè)單一元素，這個(gè)元素是一個(gè)包含4個(gè)字節(jié)的數(shù)組。

10. 在為命名的塊中聲明

Verilog允許變量在一個(gè)命名的begin-end或fork-join語(yǔ)句組中聲明。相對(duì)于語(yǔ)句組來(lái)說(shuō)，這些變量是本地的，但它們可以被層次化地引用。在SystemVerilog中，既可以在命名的塊中也可以在未命名的塊中聲明。在未命名的塊中，不能夠使用層次名來(lái)訪問(wèn)變量。所有的變量類型，包括用戶定義的類型、枚舉類型、結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體都可以在begin-end或fork-join語(yǔ)句組中聲明。

11. 常量

在Verilog中有三種特性類型的常量：parameter、specparam和localparam。而在SystemVerilog中，允許使用const關(guān)鍵字聲明常量。例如：

const charcolon=?“:”;?

12. 可重定義的數(shù)據(jù)類型

SystemVerilog擴(kuò)展了Verilog的parameter，使其可以包含類型。這個(gè)強(qiáng)大的功能使得一個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)類型在模塊的每一個(gè)實(shí)例中重新定義。例如：

module?foo;

? # (parameter typeVAR_TYPE =?shortint;)

? (input logic[7:0] i,?output logic?[7:0] o);

? VAR_TYPE j = 0; // 如果不重新定義，j的數(shù)據(jù)類型為shortint

? …

endmodule

module?bar;

??logic?[3:0] i, o;

??foo#(.VAR_TYPE(int)) u1 (i, o); // 重新將VAR_TYPE定義成int類型

endmodule

13. 模塊端口連接

在Verilog中，可以連接到模塊端口的數(shù)據(jù)類型被限制為線網(wǎng)類型wire以及變量類型中的reg、integer和time。而在SystemVerilog中則去除了這種限制，任何數(shù)據(jù)類型都可以通過(guò)端口傳遞，包括實(shí)數(shù)、數(shù)組和結(jié)構(gòu)體。

14. 字母值

在Verilog中，當(dāng)指定或賦值字母值的時(shí)候存在一些限制。而SystemVerilog則為字母值如何指定作了下面的增強(qiáng)：

l????????一個(gè)字母值的所有位均可以使用`0、`1、`z或`x作相同的填充。這就允許填充一個(gè)任意寬度的向量，而無(wú)需顯式地指定向量的寬度，例如：

bit?[63:0] data;

data =?`1;?//將data的所有位設(shè)置成1

l????????一個(gè)字符串可以賦值成一個(gè)字符數(shù)組，象C語(yǔ)言一樣加入一個(gè)空結(jié)束符。如果尺寸不同，它象C中一樣進(jìn)行左調(diào)整，例如：

char?foo[0:12] =?“hello worldn”;

l????????加入了幾個(gè)特殊的串字符：

v：垂直TAB

f：換頁(yè)

a：響鈴

x02：用十六進(jìn)制數(shù)來(lái)表示一個(gè)ASCII字符

l????????數(shù)組可以使用類似于C初始化的語(yǔ)法賦值成字符值，但它還允許復(fù)制操作符。括號(hào)的嵌套必須精確地匹配數(shù)組的維數(shù)(這一點(diǎn)與C不同)，例如：

int?n[1:?2] [1:3] =?{{0,?1,?2}, {3{4}}};

15. 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

Verilog不能將一個(gè)值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成不同的數(shù)據(jù)類型。SystemVerilog通過(guò)使用’操作符提供了數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換功能。這種強(qiáng)制轉(zhuǎn)換可以轉(zhuǎn)換成任意類型，包括用戶定義的類型。例如：

int’?(2.0 *3.0)?//?將結(jié)果轉(zhuǎn)換為int類型

mytype’ (foo)?//?將foo轉(zhuǎn)換為mytype類型

一個(gè)值還可以通過(guò)在強(qiáng)制轉(zhuǎn)換操作符前指定一個(gè)10進(jìn)制數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換成不同的向量寬度，例如：

17’(x- 2)?//?將結(jié)果轉(zhuǎn)換為17位寬度

也可以將結(jié)果轉(zhuǎn)換成有符號(hào)值，例如：

signed’(x)?//?將x轉(zhuǎn)換為有符號(hào)值

16. 操作符

Verilog沒(méi)有C語(yǔ)言的遞增(++)和遞減(--)操作符。而SystemVerilog加入了幾個(gè)新的操作符：

l????????++和--：遞增和遞減操作符；

l????????+=、-=、*=、/=、%=、&=、^=、|=、<<=、>>=、<<<=和>>>=賦值操作符；

17. 唯一性和優(yōu)先級(jí)決定語(yǔ)句

在Verilog中，如果沒(méi)有遵循嚴(yán)格的編碼風(fēng)格，它的if-else和case語(yǔ)句會(huì)在RTL仿真和RTL綜合間具有不一致的結(jié)果。如果沒(méi)有正確使用full_case和parallel_case綜合指令還會(huì)引起一些其它的錯(cuò)誤。

SystemVerilog能夠顯式地指明什么時(shí)候一條決定語(yǔ)句的分支是唯一的，或者什么時(shí)候需要計(jì)算優(yōu)先級(jí)。我們可以在if或case關(guān)鍵字之前使用unique或requires關(guān)鍵字。這些關(guān)鍵字可以向仿真器、綜合編譯器、以及其它工具指示我們期望的硬件類型。工具使用這些信息來(lái)檢查if或case語(yǔ)句是否正確建模了期望的邏輯。例如，如果使用unique限定了一個(gè)決定語(yǔ)句，那么在不希望的case值出現(xiàn)的時(shí)候仿真器就能夠發(fā)布一個(gè)警告信息。

bit?[2:0]a;

unique if((a==0) || (a==1))?y=?in1;

else if (a==2)?y=in2;

else if (a==4)?y=in3;?//?值3、5、6、7會(huì)引起一個(gè)警告

priorityif?(a[2:1]==0) y?=?in1;?// a是0或1

else if?(a[2]==0) y?=?in2;?// a是2或3

else?y?=?in3;?//?如果a為其他的值

unique?case?(a)

??0,?1: y?=?in1;

??2: y?=?in2;

??4: y?=?in3;

endcase?//?值3、5、6、7會(huì)引起一個(gè)警告

prioritycasez(a)

??2’b00?: y?=?in1;?// a是0或1

??2’b0???: y?=?in2;?// a是2或3

??default?: y?=?in3;?//如果a為其他的值

endcase

18. 底部檢測(cè)的循環(huán)

Verilog包含for、while和repeat循環(huán)，這幾個(gè)循環(huán)都是在循環(huán)的起始處檢測(cè)循環(huán)條件。SystemVerilog加入了一個(gè)do-while循環(huán)，這種循環(huán)在執(zhí)行語(yǔ)句的結(jié)尾處檢測(cè)循環(huán)條件。

19. 跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句

在語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程中，C語(yǔ)言提供了幾種方式來(lái)跳轉(zhuǎn)到新的語(yǔ)句，包括：return、break、continue和goto。在Verilog中除了通過(guò)使用disable語(yǔ)句跳轉(zhuǎn)到語(yǔ)句組的尾部外，沒(méi)有提供任何其它跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句。使用disable語(yǔ)句執(zhí)行中止和繼續(xù)功能要求加入塊的名字，并且會(huì)產(chǎn)生不直觀的代碼。SystemVerilog加入了C語(yǔ)言的break和continue關(guān)鍵字，這兩個(gè)關(guān)鍵字不要求使用塊名字。另外，SystemVerilog還加入了一個(gè)return關(guān)鍵字，它可以用來(lái)在任何執(zhí)行點(diǎn)上退出一個(gè)任務(wù)或函數(shù)。

l????????break：退出一個(gè)循環(huán)，與C語(yǔ)言相同；

l????????continue：跳轉(zhuǎn)到一個(gè)循環(huán)的尾部，與C語(yǔ)言相同；

l????????return?表達(dá)式：退出一個(gè)函數(shù)；

l????????return：退出一個(gè)任務(wù)或void類型的函數(shù)。

SystemVerilog沒(méi)有包含C語(yǔ)言中的goto語(yǔ)句。

20. 塊名字和語(yǔ)句標(biāo)簽

在Verilog中，我們可以通過(guò)在begin或fork關(guān)鍵字之后指定名字來(lái)為begin-end或fork-jion語(yǔ)句指定名字。這個(gè)指定的名字代表整個(gè)語(yǔ)句塊。SystemVerilog還允許在end或jion關(guān)鍵字之后指定一個(gè)匹配的塊名字。這種機(jī)制很容易將end或jion與對(duì)應(yīng)的begin或fork聯(lián)系起來(lái)，尤其是在一個(gè)長(zhǎng)的塊或嵌套的塊中。塊結(jié)尾處的名字是可選的，但如果使用的話，它必須與塊起始處的名字相同。例如：

begin:?foo??//?在begin之后的塊名字

? …

??fork: bar?//?具有名字的嵌套的塊

…

??jion: bar?//?必須具有相同的名字

? …

end: foo?//?必須具有相同的名字

SystemVerilog還允許像C語(yǔ)言一樣為單個(gè)語(yǔ)句設(shè)置標(biāo)簽。語(yǔ)句標(biāo)簽放置在語(yǔ)句的前面，用來(lái)標(biāo)識(shí)這條語(yǔ)句。例如：

initialbegin

??test1: read_enable = 0;

? …

? test2: for (i=0; i<=255; i++)

…

end

21. 對(duì)事件控制的增強(qiáng)

Verilog使用@標(biāo)記來(lái)控制基于特定事件的執(zhí)行流，SystemVerilog增強(qiáng)了@事件控制。

l????????有條件的事件控制

@標(biāo)記的一個(gè)基本應(yīng)用就是推斷一個(gè)具有使能輸入的鎖存器。下面的例子演示了一個(gè)鎖存器建模的基本風(fēng)格。

always @(data?or?en)

? if?(en)y<=data;

這種編碼風(fēng)格對(duì)仿真來(lái)說(shuō)是效率低下的，因?yàn)榧词乖谑鼓茌斎霟o(wú)效的時(shí)候，數(shù)據(jù)輸入的每次改變都會(huì)觸發(fā)事件控制。

SystemVerilog在事件控制中加入了一個(gè)iff條件。只有iff條件為真的條件下，事件控制才會(huì)被觸發(fā)。通過(guò)將使能判斷移入到事件控制里面，使得只有在鎖存器輸出能夠改變的時(shí)候事件控制才會(huì)被觸發(fā)。例如：

always @(a?or?en?iff?en==1)

??y<=a;

l????????事件控制中的表達(dá)式

Verilog允許在@事件控制列表中使用表達(dá)式，例如：

always @((a?*?b))

always @(memory[address])

在第一個(gè)例子中，是當(dāng)操作數(shù)發(fā)生改變的時(shí)候還是只有當(dāng)運(yùn)算結(jié)果發(fā)生改變的時(shí)候才會(huì)觸發(fā)事件控制？在第二個(gè)例子中，是當(dāng)memory的地址發(fā)生變化的時(shí)候還是只有當(dāng)memory的值發(fā)生變化的時(shí)候才會(huì)觸發(fā)事件控制？當(dāng)@事件控制中包含表達(dá)式的時(shí)候，IEEE Verilog標(biāo)準(zhǔn)允許仿真器進(jìn)行不同的優(yōu)化。這就可能導(dǎo)致在不同的仿真器間有不同的仿真結(jié)果，可能還會(huì)導(dǎo)致仿真與綜合之間的結(jié)果不一致。SystemVerilog加入了一個(gè)changed關(guān)鍵字，在事件控制列表中它被用作一個(gè)修飾符。@(changed (表達(dá)式))能夠顯式地定義只有當(dāng)表達(dá)式的結(jié)果發(fā)生改變的時(shí)候才會(huì)觸發(fā)事件控制。例如：

always @(changed?(a?*?b))

always @(changed?memory[address])

l????????事件控制中的賦值

Verilog不允許在事件控制中使用賦值。SystemVerilog允許在事件控制中使用賦值表達(dá)式。事件控制僅僅敏感于賦值表達(dá)式右側(cè)的變化。例如：

always @(y = a?*?b)

22. 新的過(guò)程

Verilog使用always過(guò)程來(lái)表示時(shí)序邏輯、組合邏輯和鎖存邏輯的RTL模型。綜合工具和其它軟件工具必須根據(jù)過(guò)程起始處的事件控制列表以及過(guò)程內(nèi)的語(yǔ)句來(lái)推斷always過(guò)程的意圖。這種推斷會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果和綜合結(jié)果之間的不一致。SystemVerilog增加了三個(gè)新的過(guò)程來(lái)顯式地指示邏輯的意圖。

l????????always_ff：表示時(shí)序邏輯的過(guò)程；

l????????always_comb：表示組合邏輯的過(guò)程；

l????????always_latch：表示鎖存邏輯的過(guò)程。

例如：

always_comb@(aor?b?or?sel)?begin

??if?(sel) y?=?a;

??else?y?=?b;

end

軟件工具能夠檢查事件控制敏感列表和過(guò)程的內(nèi)容來(lái)保證邏輯的功能匹配過(guò)程的類型。例如，工具能夠檢查一個(gè)always_comb過(guò)程能夠敏感過(guò)程內(nèi)讀取的所有外部值，對(duì)邏輯的每一個(gè)分支的相同變量進(jìn)行賦值，并且檢查分支是否覆蓋了所有可能的條件。如果任何一個(gè)條件沒(méi)有滿足，軟件工具均會(huì)報(bào)告該過(guò)程沒(méi)有正確建模組合邏輯。

23. 動(dòng)態(tài)過(guò)程

Verilog通過(guò)使用fork-jion提供了一種靜態(tài)的并發(fā)過(guò)程。每一個(gè)分支都是一個(gè)分離的、并行的過(guò)程。fork-jion中任何語(yǔ)句的執(zhí)行必須在組內(nèi)的每一個(gè)過(guò)程完成后才會(huì)執(zhí)行。例如：

initialbegin

? fork

send_packet_task (1,255, 0);

send_packet_task (7,128, 5);

watch_result_task (1,255, 0);

watch_result_task (7,128, 5);

? jion?//?所有的任務(wù)必須完成后才會(huì)到達(dá)這里

end

SystemVerilog通過(guò)process關(guān)鍵字加入了一個(gè)新的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。它為一個(gè)過(guò)程產(chǎn)生分支，然后繼續(xù)執(zhí)行而無(wú)需等待其他過(guò)程完成。過(guò)程不會(huì)阻塞過(guò)程或任務(wù)內(nèi)的語(yǔ)句執(zhí)行。這種方式能夠建模多線程的過(guò)程。例如：

initialbegin

? process?send_packet_task (1,255, 0);

?processsend_packet_task(7, 128, 5);

?processwatch_result_task(1, 255, 0);

?processwatch_result_task(7, 128, 5);

end?//所有的過(guò)程并行運(yùn)行

24. 任務(wù)和函數(shù)增強(qiáng)

SystemVerilog為Verilog的任務(wù)和函數(shù)作了幾個(gè)增強(qiáng)。

l????????靜態(tài)和自動(dòng)的存儲(chǔ)

缺省情況下，在Verilog任務(wù)或函數(shù)內(nèi)的所有存儲(chǔ)都是靜態(tài)的。Verilog-2001允許將任務(wù)和函數(shù)聲明成自動(dòng)的。在SystemVerilog中：(1). 在一個(gè)靜態(tài)任務(wù)和函數(shù)內(nèi)的特定數(shù)據(jù)可以顯式地聲明成自動(dòng)的。聲明成自動(dòng)的數(shù)據(jù)在塊中具有完整的生命周期，并且在任務(wù)和函數(shù)調(diào)用的入口處初始化；(2). 在一個(gè)自動(dòng)的任務(wù)或函數(shù)中的特定數(shù)據(jù)可以顯式地聲明成靜態(tài)的。自動(dòng)的任務(wù)或函數(shù)中聲明成靜態(tài)的數(shù)據(jù)在一個(gè)塊的本地范圍內(nèi)具有靜態(tài)的生命周期。

l????????從任何點(diǎn)返回

Verilog在一個(gè)任務(wù)或函數(shù)中執(zhí)行到endtask或endfunction關(guān)鍵字的時(shí)候返回。函數(shù)的返回值是給函數(shù)名賦的最后一個(gè)值。SystemVerilog加入了一個(gè)return關(guān)鍵字，使用這個(gè)關(guān)鍵字，一個(gè)任務(wù)或函數(shù)可以在任何點(diǎn)上返回。

l????????多語(yǔ)句

Verilog要求一個(gè)任務(wù)或函數(shù)只具有一個(gè)語(yǔ)句或語(yǔ)句塊。多條語(yǔ)句必須組合到一個(gè)單一的begin-end或fork-jion塊中。SystemVerilog去除了這種限制。因此，多條語(yǔ)句可以在一個(gè)任務(wù)或函數(shù)中列出而無(wú)需使用的begin-end或fork-jion。每有分組的語(yǔ)句就像在begin-end中一樣順序執(zhí)行。我們還可以產(chǎn)生一個(gè)沒(méi)有語(yǔ)句的任務(wù)或函數(shù)定義。

l????????void函數(shù)

Verilog要求一個(gè)函數(shù)具有一個(gè)返回值，函數(shù)的調(diào)用接收這個(gè)返回值。SystemVerilog加入了一個(gè)void數(shù)據(jù)類型，這個(gè)數(shù)據(jù)類型可以作為一個(gè)函數(shù)的返回值類型。void函數(shù)可以像Verilog任務(wù)一樣進(jìn)行調(diào)用，而無(wú)需接收一個(gè)返回值。void函數(shù)和任務(wù)的差別在于函數(shù)存在幾個(gè)限制，例如沒(méi)有時(shí)間控制等。

l????????函數(shù)的輸入和輸出

Verilog標(biāo)準(zhǔn)要求一個(gè)函數(shù)至少具有一個(gè)輸入并且函數(shù)只能具有輸入。SystemVerilog去除了這些限制。函數(shù)可以具有任意數(shù)目的輸入、輸出以及輸入輸出，也可以什么也沒(méi)有。

25. 連續(xù)賦值的增強(qiáng)

在Verilog中，連續(xù)賦值語(yǔ)句的左側(cè)只能是線網(wǎng)類型，例如wire。連續(xù)賦值語(yǔ)句被認(rèn)為是線網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)源，而線網(wǎng)可以擁有任意數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)源。SystemVerilog允許除reg類型以外的任何數(shù)據(jù)類型用于連續(xù)賦值語(yǔ)句的左側(cè)。與線網(wǎng)不同，所有其它數(shù)據(jù)類型被限制為只能有一個(gè)連續(xù)賦值語(yǔ)句驅(qū)動(dòng)。為相同的變量混合使用連續(xù)賦值語(yǔ)句和過(guò)程賦值語(yǔ)句是不被允許的。

26. $bit系統(tǒng)函數(shù)

在Verilog中沒(méi)有類似于C語(yǔ)言中sizeof的函數(shù)。SystemVerilog加入一個(gè)新的$bit內(nèi)建函數(shù)。這個(gè)函數(shù)返回保存一個(gè)值所需的硬件位的數(shù)目(一個(gè)四態(tài)值要求一個(gè)硬件位)，這個(gè)函數(shù)還可以用來(lái)確定一個(gè)結(jié)構(gòu)體所代表的硬件位的數(shù)目。

27. `define的增強(qiáng)

SystemVerilog增強(qiáng)了`define編譯器指令的能力以便支持將字符串作為宏的參數(shù)。宏的文本字符串中可以包含一個(gè)隔離的引號(hào)，它的前面必須具有一個(gè)反勾號(hào)(`”)，這就允許字符串中包含宏參數(shù)。宏文本可以在行的尾部包含一個(gè)反斜杠(’’)來(lái)表示在下一行繼續(xù)。如果宏文本字符串中包含反斜杠，則反斜杠應(yīng)該被放在兩個(gè)反勾號(hào)之間，這樣它就不會(huì)被認(rèn)為是Verilog轉(zhuǎn)義標(biāo)識(shí)符的開始。宏文本字符串還可以包含雙反勾號(hào)(``)，它允許標(biāo)識(shí)符能夠從參數(shù)中構(gòu)建。這些增強(qiáng)使得`define指令更加靈活。例如：`include指令后可以緊跟一個(gè)宏名字來(lái)替代一個(gè)字符串。

`define?f1“../project_top/opcode_defines”

`include?`f1

28. 狀態(tài)機(jī)建模

SystemVerilog允許在更高的抽象層次上對(duì)狀態(tài)機(jī)建模。這些結(jié)構(gòu)包括：

l????????枚舉類型

l????????一個(gè)特殊的state數(shù)據(jù)類型；

l????????一個(gè)遷移語(yǔ)句

l????????一個(gè)遷移操作符

29. 斷言

SystemVerilog中加入了斷言的功能來(lái)改善系統(tǒng)的驗(yàn)證過(guò)程。

30. 結(jié)論

SystemVerilog為Verilog-2001標(biāo)準(zhǔn)提供了一系列的擴(kuò)展。這些擴(kuò)展使得大型設(shè)計(jì)的建模和驗(yàn)證更加容易。

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總結(jié)

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