SystemC中的模块与进程

SystemC中的模块

模块（SC_MODULE）是SystemC系统建模的一个基本单位。一个系统由许多个模块构成，各个模块实现系统中不同的功能。在设计中，设计者需要根据功能把复杂的系统划分成若干个更小、更易于管理的模块。模块内部包含若干个进程（Process）来描述模块的功能。

一个模块可以包含端口、内部信号、内部数据、子模块、进程、构造函数和析构函数等，这些元素实现了模块要求的功能。SC_MODULE是SystemC库中定义的一个宏，使用它定义一个模块实际上是定义了一个新对象。下面是一个半加器的例子：

//File：myand.h
#include < systemc.h > //该文件中存有SystemC类库的定义，所有SystemC模块都
//必须包含这个文件
SC_MODULE (myand) //这个模块的名字为myand
{
   sc_in< bool > a,b; //输入端口
   sc_out< bool > c; //输出端口
   void proc_and ( ); //声明进程proc_and
   SC_CTOR (myand) { //构造函数
       SC_METHOD (proc_and); //proc_and是一个SC_METHOD型进程
       sensitive < < a < < b ; //敏感变量
   }
}
//myand.cpp //这个文件存放进程的定义
#include "myand.h″
void myand::proc_and( )
{
     c=a.read( ) & b.read( );
}

模块与模块之间通过通道实现通信，而进程之间则利用通道或事件互相通信。这是最基本的系统建模概念。模块、端口、接口和通道这些概念在4.7.6节事务级建模中已经有过介绍。

信号是SystemC中新增加的一个概念，模块之间的通信需要通过端口连接到通道。信号（以sc_signal为例）实现模块之间端口的连接。信号也是一种通道。

信号与Verilog中的wire类似，可以实现模块之间的互连，这是一种硬件方式的互连，因此是可综合的设计。信号一般通过read( )和write( )函数来读/写，由于信号总是连接到端口上，如sc_in、sc_out及sc_inout 等，也可以通过端口读/写信号。

其中，sc_in端口支持read( )、event( )、posedge( )及negedge( )4种方法，而sc_out和sc_inout还支持write( )方法。

SystemC中的进程

进程是SystemC中基本的运行单元，调用进程可以仿真目标设备或系统的行为。进程是一个独立的处理单元，可以实现SystemC中并发的行为动作。

并发是SystemC在C++基础上新增加的概念。对于每个独立的进程来说，只有在它的敏感信号或敏感事件发生时进程才会被调用，而在其他情况下处于保持状态。

当多个独立的进程有同一个敏感变量时，这个敏感变量可以触发这些进程的调用，实现并发的行为。SystemC的进程有3种：SC_METHOD、SC_THREAD、C_CTHREAD。

• • 方法进程（SC_METHOD）是目前唯一可综合的寄存器传输级进程，它可以描述同步或非同步系统。方法进程由sensitive()、sensitive_pos( )、sensitive_neg( )等函数中的敏感信号触发。当敏感列表上有事件发生时，方法进程就会被调用。方法进程调用后需要立即返回，因此在该进程中不允许使用wait( )之类的语句。方法进程由于面向可综合的设计，而且方法进程的调用特性使它更倾向于在较低的抽象层次上使用，如在寄存器传输层次上。
• • 线程进程（SC_THREAD）在执行过程中能够被挂起和重新激活，可以使用wait( )语句执行挂起动作，当敏感事件发生时被重新激活执行。由于线程进程的这个特点，它更加适合于较高抽象层次上的行为和系统的描述。线程进程的另外一个用途就是可以用来描述验证平台（testbench）。
• • 钟控线程进程（SC_CTHREAD）是一种继承于线程进程的特殊进程，可以认为是线程进程和方法进程在描述行为上的一个折中。它只能在时钟的上升沿或下降沿被触发，这种行为其实更接近于实际硬件的行为。