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UVM：factory 机制

發布時間：2024/8/1 编程问答 32 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 UVM：factory 机制小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1. 注冊
2. 創建
- 2.1. 建議使用 drv = my_driver::type_id::create("drv",agt); 創建
- 2.2. 使用factory創建
- 2.3. 使用uvm_component方法創建
3. 創建函數的重載
- 3.1. 創建函數的重載方法
- - 一次重載
  - 連續重載
- 3.2. 重載信息打印
- 3.3. 組件重載分析
4. 例子
- 4.1. 重載`chnl_driver`中的`task do_drive()；`
- - 分析

如果我們用Systemverilog構建驗證平臺，構建好了之后，想改變平臺中的某個組件，例如將driver改成driver_new，我們需要重新定義一下driver_new，當然也可以直接從driver繼承。但是我們還需要在driver對象例化的地方將driver drv;改成driver_new drv;，如果需要多個組件的更新、以及多次的平臺復用，那代碼量巨大，而且每次改變都要深入平臺內部，非常繁瑣。

基于上述問題，UVM提出了factory機制，譯作工廠機制，來源于設計模式中的工廠機制。

factoy機制意思是：通過將拓展類在工廠注冊，可實現環境內部組件的創建與對象的重載

factory機制主要針對構成驗證環境層次的uvm_component及其子類，以及構成環境配置屬性和數據傳輸的uvm_object及其子類

1. 注冊

使用factory機制的第一步就是將類注冊到工廠。這個factory是整個全局仿真中存在且唯一的“機構”，所有被注冊的類才能使用factory機制。

使用宏進行注冊

`uvm_component_utils(my_agent) //component注冊macro `uvm_component_utils_begin(my_agent) //注冊factory的同時，可注冊field automation //... `uvm_component_utils_end`uvm_component_param_utils(my_driver) //參數化的component注冊，例class my_driver #(int width = 32) extends uvm_driver; `uvm_component_utils_param_begin(my_driver) //注冊factory的同時，可注冊field automation //... `uvm_component_utils_param_end`uvm_object_utils(my_transaction) //object注冊macro `uvm_object_utils_begin(my_transaction) //注冊factory的同時，可注冊field automation //... `uvm_object_utils_end`uvm_object_param_utils(my_sequence) //參數化的object注冊，例class my_sequence #(int width = 32) extends uvm_sequence; `uvm_object_utils_param_begin(my_sequence) //注冊factory的同時，可注冊field automation //... `uvm_object_utils_param_end

UVM-1.2中，這個所謂的全局唯一factory其實存在于uvm_coreservice_t類中，該類包含了UVM核心組件和方法。該類不是uvm_component和uvm_object型的，而是獨立于UVM的。

2. 創建

創建就是實例化對象，所有注冊到factory的類均可通過factory獨特的方式實例化對象。

但factory的獨特方式，實際上也是調用了new函數，也是先創建句柄再賦予對象。

例如

class my_agent extends uvm_agent;`uvm_component_utils(my_agent) //注冊function new(string name, uvm_component parent);super.new(name,parent);endfunction//... endclass my_agent agt; //創建my_agent句柄 agt = my_agent::type_id::create("agt", env); //factory獨特且最常用的例化方式，創建了my_agent實例并返回句柄，本質還是調用的my_agent::new(name,parent);class my_sequence extends uvm_sequence;`uvm_object_utils(my_sequence) //注冊function new(string name); //object不屬于uvm層次結構，不需要parentsuper.new(name);endfunction//... endclass my_sequence seq; //創建my_sequence句柄 seq = my_sequence::type_id::create("seq"); //factory獨特且最常用的例化方式，創建了name為"seq"的my_sequence實例，并返回句柄

2.1. 建議使用 drv = my_driver::type_id::create(“drv”,agt); 創建

簡單好用。

簡單好用，當然也有其他方法，不過可能涉及到$cast或是引入factory

2.2. 使用factory創建

提供了原型

//...\questasim64_2020.1\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_factory.svhpure virtual functionuvm_object create_object_by_type (uvm_object_wrapper requested_type, string parent_inst_path="",string name=""); pure virtual functionuvm_component create_component_by_type (uvm_object_wrapper requested_type, string parent_inst_path="",string name, uvm_component parent);pure virtual functionuvm_object create_object_by_name (string requested_type_name, string parent_inst_path="",string name="");

● uvm_object_wrapper requested_type：用于表示對象類型

函數原型為

//...\questasim64_2020.1\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_object.svh virtual class uvm_object extends uvm_void; extern static function uvm_object_wrapper get_type ();extern virtual function uvm_object_wrapper get_object_type ();... endclass

其他形參，string parent_inst_path、string name和uvm_component parent依次表示父節點路徑（object不需要）、對象name、父節點句柄

直接使用factory方法創建，注意要用全局唯一uvm_factory類對象factory調用上述方法，并且上述方法返回類型不是uvm_object就是uvm_component，所以要用$cast作類型轉換。

例子如下

class my_test extends uvm_test;`uvm_component_utils(my_test);my_transaction t;...function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);void'($cast(t,factory.create_object_by_type(my_transaction::get_type(),,"t"))); //注意使用void'()令返回為空...endfunction endclass

2.3. 使用uvm_component方法創建

一般是在component內創建其他component或object，所以uvm_component類也提供了創建的方法

//...\questasim64_2020.1\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_component.svhextern function uvm_component create_component (string requested_type_name, string name);extern function uvm_object create_object (string requested_type_name,string name="");

也要注意使用$cast做類型轉換

3. 創建函數的重載

重載的意思就是覆蓋、替換。

對于UVM中的factory機制，可實現factory機制中創建函數的重載，即將父類的創建函數重載成子類的創建函數。

也就是說，重載之后，父類的句柄指向的是子類的實例！！

前提是必須將父類和子類均在factory中注冊，必須使用factory的例化方式。

component和object之間不能重載

例如

class bird extends uvm_object;`uvm_object_utils(bird);//... endclassclass parrot extends bird;`uvm_object_utils(parrot);//... endclass function void my_case0::build_phase(uvm_phase phase); //my_case0的build_phase方法bird bird_inst;parrot parrot_inst;bird_inst = new("bird_inst"); //bird句柄指向了名叫"bird_inst"的bird對象，注意UVM中不允許這樣例化！！parrot_inst = new("parrot_inst"); //parrot句柄指向了名叫"parrot_inst"的parrot對象，注意UVM中不允許這樣例化！！bird_inst = parrot_inst; //bird句柄指向了名叫"parrot_inst"的parrot對象，SV的多態//... endfunctionfunction void my_case1::build_phase(uvm_phase phase); //my_case1的build_phase方法bird bird_inst;parrot parrot_inst;set_type_override_by_type(bird::get_type(),parrot::get_type()); //將父類bird重載成子類parrotbird_inst = bird::type_id::create("bird_inst"); //注意，此處返回的是名叫"bird_inst"的parrot實例！但bird_inst依舊是bird句柄parrot_inst = parrot::type_id::create("parrot_inst ");//... endfunction

注意，原驗證環境都是通過父類句柄實現方法的，重載之后父類句柄指向的是子類對象，此時只有父類中為virtual型，且在子類中被重新實現的方法，原驗證環境才會使用子類中的該方法。

可參考SystemVerilog HVL：面向對象編程(Object Oriented Programming, OOP)中Systemverilog中的多態的概念，就是指子類含有與父類同名的方法，且父類中該方法是虛方法virtual，則父類句柄可指向該子類對象，且通過父類句柄調用該虛方法時，實際上系統會調用子類的同名方法。

3.1. 創建函數的重載方法

除了可將所有的父類創建函數重載成子類創建函數，還可以僅針對某個特定的實例進行重載。甚至還支持連續重載。

一次重載

uvm_component提供了以下方法進行重載，重載和被重載的可以是uvm_object類型。

原型

//...\questasim\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_component.svh extern static function void uvm_component::set_type_override(string original_type_name, string override_type_name,bit replace=1); extern function void uvm_component::set_inst_override(string relative_inst_path, string original_type_name,string override_type_name);

例如

class my_case extends uvm_test;set_type_override_by_type(monitor1::get_type(),monitor2::get_type()); //將monitor1類重載成monitor2類set_inst_override_by_type("env.o_agt.mon",monitor1::get_type(),monitor2::get_type()); //只將env.o_agt.mon的創建函數重載set_type_override("monitor1","monitor2"); //用string描述類名set_inst_override("env.o_agt.mon","monitor1","monitor2"); //索引、string父類名，string子類名 //... endclass

若是在component類外部，例如tb的initial 塊內，無法調用uvm_component方法，可使用全局唯一uvm_factory對象factory進行重載，寫法如下

原型

//...\questasim\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_factory.svhpure virtual functionvoid set_inst_override_by_type (uvm_object_wrapper original_type,uvm_object_wrapper override_type,string full_inst_path);pure virtual functionvoid set_inst_override_by_name (string original_type_name,string override_type_name,string full_inst_path);pure virtual functionvoid set_type_override_by_type (uvm_object_wrapper original_type,uvm_object_wrapper override_type,bit replace=1);pure virtual functionvoid set_type_override_by_name (string original_type_name,string override_type_name,bit replace=1);

例子

initial beginfactory.set_inst_override_by_type(monitor1::get_type(),monitor2::get_type(),"env.o_agt.mon"); factory.set_inst_override_by_name("monitor1","monitor2","env.o_agt.mon",);factory.set_type_override_by_type(monitor1::get_type(),monitor2::get_type()); factory.set_type_override_by_name("monitor1","monitor2"); end

uvm_component類內重載方法，本質上也是借用factory對象實現的。
uvm_factory類不從任何類拓展來，詳見…\questasim\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_factory.svh

連續重載

即將父類的創建函數重載成子類的創建函數，還可將子類的創建函數繼續重載成孫類的創建函數，以此類推。

class big_parrot extends parrot;`uvm_object_utils(big_parrot);//... endclass function void my_case1::build_phase(uvm_phase phase); bird bird_inst;parrot parrot_inst;big_parrot big_parrot_inst;set_type_override("bird","parrot");set_type_override("parrot","big_parrot"); bird_inst = bird::type_id::create("bird_inst"); //bird句柄指向的是名叫"bird_inst"的big_parrot實例！parrot_inst = parrot::type_id::create("parrot_inst"); //parrot句柄指向的是名叫"parrot_inst"的big_parrot實例！//... endfunction

3.2. 重載信息打印

原型：

//...\questasim\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_component.svhextern function void print_override_info(string requested_type_name,string name=""); //...\questasim\verilog_src\uvm-1.2\src\base\uvm_factory.svhpure virtual functionvoid debug_create_by_type (uvm_object_wrapper requested_type,string parent_inst_path="",string name="");pure virtual functionvoid debug_create_by_name (string requested_type_name,string parent_inst_path="",string name="");extern virtual function void print (int all_types=1);

例子如下

所有uvm_component類的重載信息打印：

function void my_case1::build_phase(uvm_phase phase); //...bird_inst = bird::type_id::create("bird_inst");bird_inst.print_override_info("bird"); //打印重載信息，注意輸入的是原始類型"bird"//... endfunction

在component外部調用factory對象也可打印

initial begin factory.debug_create_by_name("my_monitor"); //打印my_monitor為父類的重載信息factory.debug_create_by_type(my_monitor::get_type(),"uvm_test_top.env.o_agt.mon"); //打印實例mon的重載信息factory.print(0); //打印所有被重載實例和類型factory.print(1); //打印所有被重載實例和類型，以及所有用戶創建的、注冊到factory的類名factory.print(2); //打印所有被重載實例和類型，以及所有系統創建的、注冊到factory的類名 end

3.3. 組件重載分析

當希望改變驗證環境中的組件時，而又不改變原驗證環境時，factory重載是最佳的方法，那該如何分析重載之后的驗證組件呢？

抓住一點：只有原組件virtual方法重載之后才起作用

就是說父類重載出子類后，只有父類中virtual方法在子類中重新實現了，才會在原驗證環境上體現出來

4. 例子

重載的意義就是更新、改變、替換。所以當原test中某個組件需要改變，但不能改變原組件的代碼，可通過factory機制將原組件重載一個新的組件。

重載步驟很簡單：重載舊類中的virtual方法

4.1. 重載chnl_driver中的task do_drive()；

● 首先，原驗證環境已經成熟

class chnl_driver extends uvm_driver #(chnl_trans);//...task run_phase(uvm_phase phase);forkthis.do_drive();//...joinendtaskvirtual task do_drive();//...endtask endclass: chnl_driverclass agent extends uvm_agent;chnl_driver driver;//...function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);driver = chnl_driver::type_id::create("driver",this);//...endfunction endclassclass env extends uvm_env;//... endclass class base_test extends uvm_test;//... endclass

● 然后我想修改原chnl_driver中的do_drive()方法，我就繼承一個my_driver類

class my_driver extends chnl_driver;//...task do_drive();//...endtask endclass

● 之后創建一個屬于我的my_test測試用例，在這里面使用factory機制重載。在tb中調用run_test("my_test");即可

class my_test extends base_test;//...function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);set_type_override("chnl_driver","my_driver");//...endfunction endclass

分析

按照上面的行為能否使用my_driver::do_drive()呢？作一下分析

首先在build_phase中，先調用base_test::build_phase，創建了env對象，然后執行factory重載，這樣在創建chnl_driver對象時，就實現了chnl_driver句柄driver指向了my_driver對象。

然后在run_phase中，要執行的是chnl_driver::run_phase，中的chnl_driver::do_drive方法，但由于該方法是virtual型的而且指向的是子類的對象，就從子類中找方法，發現找到了my_driver::do_drive，所以執行的是子類的方法，重載成功。

但注意，如果父類中的非virtual方法被重載，或是在子類中創建了一個父類中不存在的方法，即使使用了factory覆蓋，這兩種情況也都不會在新的測試用例中實現。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的UVM：factory 机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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