SystemVerilog|UVM|RAL寄存器模型操作图鉴

路科验证 2022-01-03 12:11

寄存器模型操作,指的是通过寄存器模型对RTL中寄存器进行读写访问,或者同步寄存器模型与RTL中寄存器的值。对寄存器模型的操作,可以通过调用模型提供的方法来实现。这些方法的调用,建立在已经完成寄存器模型的构建和集成到验证环境的基础上。

本文将展开介绍寄存器模型访问上的一些内容,包括寄存器域段的成员值寄存器的前后门访问以及具体各种访问方法图示

01 寄存器域段


按照前文介绍UVM寄存器模型基础时的描述,寄存器域段(uvm_reg_field)是构造寄存器模型最小的功能单元。这也就意味着,寄存器的值,是由多个域段的值拼接起来的。那么,在介绍寄存器的访问方法之前,有必要先看看寄存器的域段都是怎么存放值的。
从uvm_reg_field类型定义的源码可以看到,跟域值相关的成员变量有这么几个:value, m_mirrored, m_desired, m_reset[“HARD”]。它们的数据类型均为uvm_reg_data_t,其实也就是UVM对bit unsigned [`UVM_REG_DATA_WIDTH-1:0]的类型重命名。
尽管除value以外其他三个成员都是local可见的,但是知道这些local成员的存在和意义,对理解和使用后面要介绍的操作方法会有很大的帮助。

02 前后门访问


寄存器的前门访问(front door access),指的是Testbench所发出的寄存器操作,都会被转换成总线事务,并实际驱动到DUT的总线上,会占用总线和消耗总线周期。换句话说,这种寄存器访问方式跟其他硬件组件访问寄存器一样,是从”明面“上对寄存器进行访问。
寄存器的后门访问(back door access),指的是用户通过仿真器,对DUT中指定路径的寄存器信号进行改写或读取。这种寄存器访问方式不需要消耗仿真时间,毕竟”走后门“总是要比走前门要方便快捷很多。后门访问的前提是,在建立寄存器模型的时候,指定了对应寄存器在DUT中的路径(HDL_path)。
后门访问带来的坏处是,这种直接改写和读取寄存器的操作不会被反映成总线行为,也就无法覆盖到寄存器访问涉及到的总线系统,以及总线上其他相关的逻辑模块。举个栗子,后门访问可以掩盖掉总线系统上本来存在着的地址译码错误。总结起来:除一些特殊的测试场景,寄存器的访问少走后门,多走前门
下一小节介绍寄存器模型操作方法的同时,也会提到哪些是对寄存器的前门访问,哪些是后门访问。

03 寄存器模型方法


寄存器模型方法有很多,大致如下图所示。由于方法较多,本文就不再列出这些方法的原型,有需要的读者完全可以通过UVM提供的类型手册找到非常详细的函数原型和说明。
对寄存器的访问方法,无非是对DUT中寄存器,或者是对寄存器模型中各个成员值的改写或读取。因此,可以整理出每种方法对这些值的影响(见下图),然后总结出来常用场景下的操作组合。下图中彩色渐变格式表示操作的开始。
在大多数的应用场景,对寄存器的访问完全可以通过write(value) & read()这样的组合来完成,也可以选用set(value)先修改期望值,然后在通过update()函数去做同步。这样的好处是,如果RTL寄存器的值已经是我们的期望值,那么就不会也没有必要再浪费总线资源去重新配置一遍。


精彩回顾:

UVM RAL模型:用法和应用

SystemVerilog | UVM | 精讲RAL寄存器模型基础



参考资料
[1] Accellera Systems Initiative. "Universal Verification Methodology (UVM) 1.2 Class Reference" (2014).
[2] Accellera Systems Initiative. "Universal Verification Methodology (UVM) 1.2 User's Guide" (2015).




路科验证 专注于数字芯片验证的系统思想和前沿工程领域。路桑是Intel资深验证专家,主持验证架构规划和方法学研究,担任过亿门级通信芯片的验证经理角色。在工程领域之外,他在西安电子科技大学和西安交通大学客座讲授芯片验证课程。著有书籍《芯片验证漫游指南》。
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