SystemVerilog語言簡介

1. 接口（Interface）

Verilog模塊之間的連接是通過模塊端口進(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，這為我們增加了無謂的工作量。

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。通過使用接口，我們在進(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)變得越來越清晰，而接口內(nèi)的信號(hào)也會(huì)很容易地表示出來。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，而無需更改每一個(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
input clk);
// 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$root的隱含的頂級(jí)層次。任何在模塊邊界之外的聲明和語句都存在于$root空間中。所有的模塊，無論它處于哪一個(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句。全局聲明和語句的一個(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)來表示，而不帶有任何時(shí)間單位。例如：

forever #5 clock = ~clock;

從這一句中我們無法判斷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 #5ns clock = ~clock;