扒一扒SystemVerilog中的Process之进程控制

路科验证 2022-09-26 12:10

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杰瑞IC验证

来源| 杰瑞IC验证（ID:Jerry_IC）

|原创作者| 老黄鸭

Hello everybody，我们接着上期的Process（1）-产生进程的方式（点击跳转）继续讲解SystemVerilog中对于process的多种控制方式。

本期黄鸭哥主要给大家讲解 named block、wait_order、wait_fork、disable，还有SystemVerilog中的内建类：process类。

Named block

Block，也就是语句块，SystemVerilog提供了两种类型的语句块，分别是begin…end为代表的顺序语句块，还有以fork…join为代表的并发语句块。

这两种block都是工程项目中常用的block，但是，大家可能都不知道block也是可以命名的，就像我们每个人的名字一样，名字是我们每个人的一个标识。

通过这个标识，我们可以访问block中的变量、parameter等。

图1

图1中，initial begin…end中有两个named block，分别为顺序执行的block_a和并发执行的block_b。

我们可以通过在block的开头和结束编写上标识名，也可以只在开头进行编写；

如果是在block的开头和结束都有对应的标识名，则这两标识名必须相同，否则会编译报错。

图2

从图1和图2中我们还可以看到，int类型的变量和parameter的作用范围都是在各自block范围内的。

所以，我们要记住，如果需要访问block中的变量或者parameter，则需要给block进行命名，并且，block中的变量、parameter都是相互独立的。

wait_order、wait fork

SystemVerilog提供了两大类process的控制方式，分别为wait和disable。

wait中又包含了三小类：wait、wait_order、wait fork。

其中，wait相对简单，在这就不说了，黄鸭哥只介绍后两种。

那么，什么是wait_order？

黄鸭哥总结一句：wait_order会阻塞等待多个事件的触发，并且要求这几个事件间发生的顺序和设置的一致。

这句话该怎么理解呢？我们来看下例子：

图3

例子中包含3个event，3个event分别在3个并发进程中进行触发，event_1在第50个timeunit被触发，event_2在第30个timeunit被触发，event_3在第100个timeunit的时候被触发。

wait_order需要阻塞到3个事件依次按照event_2、event_1、event_3的顺序进行触发后才能往下执行。这就是wait_order的用法。

wait中另外一个重要的用法是wait fork，关于它的用法，黄鸭哥总结了三句话：

① wait fork会引起调用进程阻塞，直到它的所有子进程结束；

② wait fork的目的是用来确保所有子进程执行结束；

③ wait fork作用父进程下的子进程，而不包括子进程下的子进程。

图4

图4中initial语句块包含4个子进程，proc_1~proc_4。

其中，proc_4子进程中还含有一个子进程proc_4_1，此进程就是initial语句块的子进程的子进程。

按照上面黄鸭哥总结的三点来看，wait fork应该只需要等待到第2个子进程：proc_2执行结束，因为wait fork只会作用到子进程，不会作用到子进程的子进程（不论是fork…join,fork…join_any还是fork…join_none产生的进程）。

我们来看下仿真结果验证下我们的理论：

图5

果然，wait fork只等待到proc_2，在第200个timeunit就打印出了“wait fork finish”。

disable 、disable fork

上面说完了wait，我们接着说SystemVerilog中第二大类的进程控制方式：disable。

disable语句常用的多种方式包括：disable named_block、disable task_name和disable fork等，调用disable语句将会终止指定的进程。

图6

图6里调用了disable，终止了对应的带标识名的block，从仿真截图中可以看出，block_1并没有正常结束，而是中途被终止了。

图7

上图中disable proc_a相当于return，它会直接终止当前的task。

而关于disable fork，这个是我们工程项目中使用的最多的一类，也是最容易踩坑的一类，disable fork的用法我推荐大家学习下Q哥的一篇文章：disable fork，你真的会用吗？

感兴趣的同学可以点进去看看，他在里面有很详细的描述，黄鸭哥在这里就不多说了。

内建类：process

SystemVerilog中内建了一种class，可以对进程进行访问和控制，此种class就是process，我们先来看下process类的原型：

图8

process类中定义了一个枚举变量state，表示当前进程的几种执行状态：FINISHED，RUNNING，WAITING，SUSPENDED，KILLED。

另外，还声明了几种task和function，我们通过下面的表格来简单了解下：

Method	Describe
self（）	获取当前进程的句柄，process类不能主动的通过new来进行创建，只能通过initial…begin…end，final…begin…end，4个always procedure，3个fork procedure和dynamic process来产生
status()	获取当前进程的状态： FINISH：该进程已经结束了 RUNNING：该进程正在运行 WAITING: 该进程等待阻塞条件 SUSPENDED：该进程停止了，等待resume，当前状态只能通过调用process类中的resume函数来解除 KILLED：该进程被强制终止了
kill()	终止该进程以及该进程的子进程
await()	等待其他进程结束，不能在该进程中，调用该方法，只能是别的进程调用本进程的await（）来阻塞本进程
suspend()	挂起该进程
resume()	恢复该进程
srandom(int seed)	设置进程的随机种子

表1

有人会问了，这么多的method，我们都该记住吗？

黄鸭哥觉得不是的，只需要记住这里面常用的几个method：self（），status（），kill（）就可以了，我们最后再来看个例子，加深下理解：

图9

图10

图9展示了这三个method的用法，通过self()获取进程的句柄，然后传递给定义的两个process类；

调用status()可以获取到process_1和process_2进程的执行状态，在100个timeunit的时候，process_1已经执行结束，而process_2则处于阻塞状态；

当再次经过100个timeunit时，调用kill()终止了process_2的继续执行，从这里可以看出，要终止一个进程，除了disable、disable fork之外，还可以调用process.kill()。

总结

process就讲到这了，我们再回顾下今天的要点：

1、block可以进行命名，命名之后就可以通过标识名访问block内部的变量和parameter，还可以通过disable named_block终止此block。

2、进程的两大控制方式：wait、disable。

3、SystemVerilog内建类，process类，可以通过process类访问进程和控制进程。

4、三种终止进程的方式：disable、disable fork、process.kill()。

你点的每个在看，对我们都是鼓励

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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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