SystemVerilog語(yǔ)言簡(jiǎn)介

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(kāi)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wireread_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_busio， input clk）;。..endmodule module top;reg clk = 0;chip_busa; // 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(shù)。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（。..）endmodulemodule 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(kāi)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TABf：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《type》’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1else if （a［2］==0） y = in2; // a是2或3else 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 forksend_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(kāi)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。

責(zé)任編輯：haq