SV绿皮书笔记（二） |
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第二章. 数据类型
2.1 基本数据类型的两个属性 双状态/四状态：根据存储数据类型中的每一bit位的可能数分为双状态类型和四值状态类型。 双状态：可能值0，1，双状态默认初始值为0。双状态值具有更低的内存消耗，更好的性能。四状态：可能值0，1，X（未知状态），Z（高阻态），四状态默认初始值为X。有符号数/无符号数：根据数据有无符号分为有符号数（signed），无符号数（unsigned）。有符号数的最高比特位代表的是符号位（0为正，1位负）。 注：如果分配的数据类型为双状态值，但是被测试设计试图产生X或Z，这些值会被转换为双状态值。可以使用$isunknown在表达式任意位出现X或Z时返回1。 2.2 基本数据类型分类 类型双/四状态描述bit双状态1bit无符号数byte双状态8bit有符号整数shortint双状态16bit有符号整数int双状态32bit有符号整数longint双状态64bit有符号整数integer四状态32bit有符号整数logic四状态SV独有数据类型real双状态双精度浮点数time四状态64bit无符号整数其中logic为逻辑类型，四状态类型，此数据类型为SV独有。对verilog的reg数据类型进行改进而引入，可以被连续赋值，门单元和模块驱动。任何使用wire的地方均可以使用logic，但是不能有多个结构性驱动，如果logic存在多个驱动，编译时就会报错（如双向总线（inout）要被定义为wire类型）。 module logic_data_type(input logic rst_h); parameter CYCLE = 20; logic q, q_l, d, clk, rst_l; initial begin clk = 0; //过程赋值 forever #(CYCLE/2) clk = ~clk; end assign rst_l = ~rst_h; //连续赋值 not n1(q_l, q); //q_l被非门驱动 my_dff d1(q, d, clk, rst_l) //q被模块驱动 endmodule注：某些有符号数可以通过unsigned声明为无符号数。 int unsigned ui; //双状态，32bit无符号整数2.3 数据类型（数据结构） 2.3.1 数组 定宽数组：声明时指定宽度，宽度在编译时就确定了，属于静态数组。 //定宽数组声明 int lo_hi[0:15]; //16个整数[0]...[15] int c_style[16]; //16个整数[0]...[15] //多维数组声明,第一个数为行数，第二个数为列数，下面两个声明都为8行4列的二维数组 int array2[0:7][0:3]; //完整声明 int array3[8][4]; //紧凑声明当为数组中的元素赋值常量时，需要使用一个'加上大括号来初始化数组，这种数组叫做常量数组。 使用常量初始化数组（注意初始化方式）： int array_const [4] = '{0,1,2,3}; //对4个元素初始化 array_const = '{4{8}}; //四个值全部是8 array_const = '{1,2,default:1}; //{1,2,1,1}注：如果从一个越界的地址中读取数据，SV将返回数组元素的缺省值，线网在没有驱动时输出的是Z。 动态数组在仿真时分配空间/调整宽度，可以在仿真中使用最小的存储量。动态数组的宽度不在编译时给出，而是在程序运行时再指定，因此必须使用new[ ]操作符来分配空间，同时在方括号中传递数组宽度。可以把数组名传递给new[ ]构造符，并把已有数组的值复制到新数组里。 //声明动态数组 int dyn[], dyn2[]; dyn = new[5]; //分配5个元素 foreach(dyn[j]) dyn[j] = j; //初始化动态数组dyn dyn2 = dyn; //复制动态数组dyn到dyn2 dyn = new[20](dyn); //分配20个元素并进行复制 dyn.delete(); //删除dyn中所有元素注：系统函数$size()返回数组的宽度，动态数组有内建方法，如delete，size等。当基本数据类型相同，定宽数组和动态数组之间可以相互赋值。元素基本数据相同，元素数目也相同时，可以把动态数组的值复制到定宽数组。 关联数组当数组元素索引不连续时，如果用定宽数组存储会消耗过大的内存空间，内存利用率低。**SV中引入了关联数组保存稀疏数组。**仿真器可以使用树或哈希表的形式来存放关联数组，但是有一定的额外开销。与其他数组不同，关联数组的索引类型可以为其他类型，如字符串。 SV中还提供了从数组中随机取出一个元素的方法。对于定宽数组，队列，动态数组和关联数组可以使用$urandom_range($size(array)-1)，对于队列和动态数组还可以使用$urandom_range(array.size-1)。如果想从关联数组中随机取出一个元素，你需要逐个访问它之前的元素，原因是没有办法直接访问第N个元素（无法直接获取第N个元素的索引）。 int aa[int], rand_idx, element, count; element = $random_range(aa.size -1 ); //遍历关联数组，获取第element个元素的索引rand_idx foreach(aa[i]) begin if(count++ == element) begin rand_idx = i; break; end end $display("%0d element aa[%0d] = %0d", element, rand_idx, aa[rand_idx]);2.6 合并数组与非合并数组 很多SV仿真器在存放数组元素时使用32bit的字边界（字长word，可以理解为存储最小单元）当数组元素不足32bit时也分配32bit的空间（数据从低位开始存放，未使用空间为高位），像byte（8bit），shortint（16bit），int（32bit）都存储在一个字长中，而longint（64bit）则存放在两个字长中。非合并数组就是按照上述规则分配内存空间，而合并数组就是不按照SV仿真器的字边界为最小单元分配空间，简单的来说合并数组就是将数组内的数据的bit位连续存放。 //合并数组与非合并数组的声明不同（便于记忆：合并数组数据个数/数据位宽集中在一起声明） //声明非合并数组 bit[7:0] b_unpack[3]; //声明合并数组,注意[7:0]为第一个维度，[3:0]为第二个维度，存储为4个8bit数据而不是8个4bit数据 //合并数组的数组大小的定义格式必须是[msb:lsb]，而不能是[size] bit[3:0][7:0] b_pack;内存空间示意图： 内存空间示意图：
合并数组和非合并数组的选择 如果需要和标量（基本数据类型）进行相互转换（如以字节或字为单位对存储单元进行操作）时，使用合并数组。任意数组类型都可以合并，包括动态数组，队列和关联数组。如果需要等待数组中的变化，必须使用合并数组。当测试平台需要通过存储器数据的变化来唤醒时，使用@操作符，@操作符只能用于标量或者合并数组。2.7 选择存储类型 索引为连续非负整数，则应该使用定宽或动态数组。宽度确定使用定宽数组，宽度可变使用动态数组。索引不规则，选择关联数组。元素变化很大的数组，可以使用队列代替数组。双状态较四状态可以较少仿真时的内存用量。 2.8类型转换 如果源变量和目标变量的比特位分布完全相同，那么他们之间可以直接相互赋值。如果比特位分布不同，需要使用流操作符对比特位分布重新调整。 静态转换静态转换不对转换值进行检查。转换时指定目标类型，并在需要转换的表达式前加上单引号即可。 int i; real r; i = int '(10.0-0.1)； //转换是非强制的 r = real '(42); 动态转换动态转换函数$cast允许你对越界的数值进行检查。 流操作符流操作符用在复制表达式的右边，后面带表达式，结构和数组**。流操作符用于把其后的数据打包成一个比特流**。操作符>>把数据从左至右变成流， |
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