SystemVerilog|UVM|如果你要搞很多Sequence，请看过来

路科验证 2022-08-17 12:04

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在UVM框架下，使用sequence来产生测试激励的方法非常高效，用户可以根据测试场景来构造和复用不同抽象层次的测试序列（sequence）。

本文将介绍当有多个Sequence的时候如何执行和控制，以及virtual sequence和sequence library的使用。

多sequence的执行和控制

Sequence的启动通常在这么几个地方做：在某一个component（比如env）的main_phase中，或者测试用例类uvm_test的main_phase中，还可以在已经被启动的sequence的body()方法中。

但不管在什么地方启动，对于同一个Testbench，都建议将根sequence固定放在同一个地方，方便维护和调试。这里说的根sequence，指的是不在其他sequence的body()方法中启动的sequence。

多个sequence被启动之后的执行流，根据串并行关系，大致有这么几种类型：串行执行、并行执行和层次执行，如上图所示。图中黄色框是串行执行，绿色框是并行执行，蓝色框是层次执行。

之所以这么梳理，一方面是为了让读者知道自己可以这么做，另一方面是提醒读者慎重选择一些自己都觉得不可预期的执行方式。比如使用fork+join_any或者fork+join_none去发起并行sequence，又或者在sequence的body方法中加入了死循环，就需要考虑与sequencer的握手机制会不会引入异常，以及sequence是不是可以正常执行结束退出。

Virtual Sequence

Virtual sequence的virtual的含义，跟抽象类或者抽象方法声明时用的关键字不一样，也跟计算机体系结构中的虚拟内存、虚拟主机等概念不一样。Virtual sequence的virtual想表达的意思是：这是一个不发送sequence item，主要用于启动和控制面向不同sequencer的多个sequence的sequence，大家甚至可以称之为top sequence或者master sequence，这样也许会好理解一些。

实际上，代码是自由的，virtual sequence也只是一个名字而已，谁也没有规定叫了这个名字就不能去发送sequence item，也没有谁规定一个验证环境只能有一个virtual sequence。只不过，这种多sequence的管理方法比较好用和科学，才被单独提出来和介绍，一切要根据实际情况去做决定。

上图是使用了virtual sequence的UVM测试结构。可以看到virtual sequence包含了多个sequencer句柄，这些句柄在virtual sequence被实例化的时候需要指向具体的sequencer对象。示例代码如下：

Virtual sequence的常见使用方法就是在test类的run phase中被实例化，完成sequencer句柄的引用分配，最后将其启动。这也只是常用方法，并不是必须要这么用，比如virtual sequence也可以在其他地方被启动，有需要的话它也可以包含其他句柄来引用验证环境中的更多对象。

Sequence Library

Sequence library是一种可以作为很多sequence的容器的sequence，基类是uvm_sequence_library。当sequence library被启动之后，会根据预设算法（默认是随机执行）和执行次数（默认是执行10次），从注册到该library的sequences队列中选取sequence并启动执行。

关于sequence library，在应用上两个方面需要关注：一个是如何将sequence注册到sequence library；另一个是如何配置或者控制sequence library中sequence。

在sequence library类中，有两个队列。一个是通过宏`uvm_sequence_library_utils定义的静态队列m_typewide_sequences[$]，另一个是uvm_sequence_library类成员sequences[$]。我们最终要使用的是sequences[$]。下面用LIBTYPE表示我们定义的sequence library类名。

第一种方法：在sequence_library类被实例化之前，我们可以在test类的build_phase中，将sequence通过LIBTYPE::add_typewide_sequence或者LIBTYPE::add_typewide_sequences这两个静态方法，逐个或者批量添加到LIBTYPE::m_typewide_sequence[$]队列中，作为候选sequence。

同时，UVM还提供了宏`uvm_add_to_seq_lib(TYPE, LIBTYPE)来提供相同的功能，在具体sequence类定义时，跟调用工厂注册宏一起调用。

另外，在sequence library类的构造函数中，需要调用init_sequence_library，该函数会将LIBTYPE::m_typewide_sequence[$]中的sequence搬到sequence library的sequences[$]中。

第二种方法：在sequence_library类被示例化之后，通过调用类方法add_sequence或者add_sequences逐个或者批量直接添加到sequences[$]队列中。

对sequence library的控制

在uvm_sequence_library类中有三个用于控制的成员变量：selection_mode、min_random_count和max_random_count，分别控制从sequences[$]队列中选取sequence的算法、最少执行多少个sequence以及最多执行多少个sequence。