System Verilog-文本值

数字硬件建模SystemVerilog(五)-文本值

 

System Verilog 扩展了 Verilog 的 教据类型 ， 增强了指定文本值的方法。在介绍文本值之前我们先简单回忆一下HDL中的四个状态数据值。

四个状态数据值

对于RTL建模，System Verilog使用硅中可能出现的值的四值表示。

• 0表示抽象数字低电平，没有与之相关的电压或电流。
• 1表示抽象数字高电平，无电压或电流，
• Z表示抽象数字高阻抗，在多驱动器电路中，值为0或1将覆盖Z。一些编程运算符和编程语句将Z值视为无关紧要的值。
• X表示多驱动器电路中的未初始化值、不确定值或值冲突。在某些RTL模型上下文中，综合编译器将X值视为不关心值。

0、1和Z的值是实际硅中可能存在的值的抽象。

X的值不是实际的硅值。仿真器使用X来表示物理硅在特定情况下的行为的不确定性程度，例如，当仿真无法预测实际硅值是0还是1（或三态器件的Z）时，对于综合，X值还为设计工程师提供了一种方法来指定“don’t-care”条件，工程师不关心实际硅在特定条件下是否具有0值或1值。

文本值-Literal values (numbers)

System Verilog 扩 展 了 Verilog 的 教 据 类 型 ， 增 强 了 指 定 文 本 值 的 方 法。这里的Literal values是直译，即字面量或常量、文本值。在我理解来看，Literal是指某一数据类型的具体值。

文本值是整数或实数（浮点数）。SystemVerilog提供了几种指定文本值的方法，还有一些文本值的语义规则，在编写RTL模型时需要理解这些规则。

文本整数值-Literal integer values

文本整数值是一个整数，没有小数点。（IEEE 1800 SystemVerilog标准使用术语“整数文本integer literal”而不是“文本整数literal integer”），文本整数可以通过多种方式指定：

• 简单的十进制整数值
• 二进制、八进制、十进制或十六进制整数值
• 大小文本整数值
• 有符号或无符号文本整数值

仿真和综合工具都需要知道或假设文本整数值的特定特征。这些特点是：

• 值的位宽度（向量大小）
• 值的有符号性（有符号或无符号）
• 值的基数（也称为基数）
• 2-state or 4-state value

这些特征影响值的操作和赋值。

简单的十进制文本整数

文本整数值可以指定为简单的数字，如数字9，如以下代码段所示：

result = d + 9;

仿真和综合将简单的文本数视为：

• 32位宽的值
• 有符号
• 十进制值
• 2态值（没有位可以是Z或X）

这些特征以及 d 的特征将影响加法的执行方式以及结果赋值的执行方式。

二进制、八进制、十进制和十六进制文本整数。可以为文本整数值指定二进制、八进制、十进制或十六进制的特定基数，该基数使用撇号（’）指定（有时称为“勾号”），后跟一个字母：b或B表示二进制，o或O表示八进制，d或D表示十进制，h或H表示十六进制。一些示例包括：

result=‘d9 + ‘h2F + ‘bl010;

仿真和综合将未指定大小的显式基本文本数视为：

• 32位宽的值
• 无符号值（注意与有符号的简单文本整数的差异）
• 规定的基准值
• 4态值（任何或所有位可以是X或Z）

二进制值的每个位可以是0、l、X或Z；八进制值的每个3位组可以是0~7、X或Z；十进制值的每个位可以是0~9、X或Z;十六进制值的每个4位组可以是0~9、a~F、X或Z。

有符号文本整数。默认情况下，具有指定基的文本值在操作和赋值中被视为无符号值。可以通过在撇号之后和基本说明符之前添加字母s或S来覆盖此默认值。

result=’sd9 + ‘sh2F + ‘sbl0l0;

在某些操作和赋值语句中，有符号值与无符号值的处理方式不同。后面讨论了有符号和无符号值对运算符和运算的影响。

调整文本整数的大小

默认情况下，在操作、编程语句和赋值语句中，简单文本数和指定了基数的文本数被视为32位值。此默认值不能准确表示使用其他向量大小的硬件模型。

具有特定基的值也可以指定特定的位宽度。用于表示值的位数在撇号、有符号性和基本规范之前指定:

Result = 16 ‘d9 + 8 ‘h2F + 4 ‘bl010; 

笔记
当文本值的大小与赋值语句左侧的变量不同时，综合编译器和lint检查器可能会生成警告消息。这些大小不匹配警告消息可能会隐藏其他需要注意的消息。使用显式大小的文本值将防止大小不匹配警告。

最佳做法准则3-1
在RTL模型中仅使用二进制和十六进制文本整数。这些数字基在数字逻辑中具有直观的意义

八进制值的使用已经过时几十年了。文本十进制值很容易与其他数字混淆。

有个老工程笑话适用于这里。。。

There are 10 types of people in the world, those that understand binary，and those that don’t

世界上有10种人，懂二进制的和不懂二进制的

不匹配的大小和值检测规则

下面的规则是编写HDL代码中最难检查的，也是大部分人不注意的！

指定一个位宽不同于表示该值所需位数的文本整数是合法的。例如：

SystemVerilog始终调整该值以匹配指定的大小。这些规则是：

• 当大小小于值的位时，值的最左边位被截断。
• 当大小大于该值的位数时，该值保持扩展。使用以下规则填充附加位：
• 如果值的最左边位为0或l，则额外的高位用0填充。
• 如果该值的最左边位为Z，则附加的高位用Z填充
• 如果该值的最左侧位为X，则额外的高位用X填充。

请注意，即使将文本整数指定为有符号整数，该值也不会进行符号扩展。符号扩展发生在有符号文本值用于操作和赋值语句时，这将在后面中讨论。

前面代码段的值调整为：

4’hFACE//截断为4’hE
16’sh8//延伸至16’sh0008
32’bZ//扩展到32’bZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ

最佳做法准则3-2
在综合RTL模型之前，将lint检查程序（也称为建模规则检查器）与仿真结合使用。

当发生截断时，仿真器可能会报告非致命警告消息，但不需要报告警告。仿真器将无声地扩展文本值以匹配大小，而不会生成任何警告。存在在仿真中验证设计功能而未意识到尺寸/值不匹配的风险。使用lint检查器时将显示文本值中的任何不匹配。

附加文本值规则

问号（？）可以用来代替Z来表示高阻抗。在大多数情况下，字母Z是表示高阻抗的更直观的方式。然而，有些运算符和编程语句使用高阻抗值来表示不关心状态。对于这些不关心的情况，使用问号表示高阻抗会更直观。

在文本值中的任何位置都可以使用分割以下的字符（_），仿真、综合编译器等都可以解析，同时SystemVerilog代码的工具会忽略下划线。在数字中添加一个下划线有助于使长数字更具可读性，尤其是二进制值-下划线也可用于显示值中的子字段，

向量填充文本值

SystemVerilog提供了一种特殊形式的无大小文本整数，它将任何大小的向量的所有位设置为0、l、X或Z。文本值的向量大小根据其上下文自动确定。

• ‘0用0填充左侧的所有位
• ‘1用1填充左侧的所有位
• ‘z或’Z用z填充左侧的所有位T
• ‘x或’X用x填充左侧的所有位

使用向量填充文本整数的示例如下：

向量填充文本整数是建模可伸缩设计的一个重要构造，对于不同的设计配置，可具有不同的向量宽度。本章后面章节讨论了可配置向量大小的建模。

这些向量填充文本整数不是传统Verilog的一部分。它们是作为原始Verilog语言的SystemVeri1og扩展的一部分添加的。

浮点文本值（实数）

SystemVerilog将浮点值称为实数。实数使用64位双精度浮点表示。文本浮点值是通过在文本数字中使用小数点来指定的。必须在小数点的两侧指定一个值。

3.1567
5.0
0.5

笔记
RTL综合编译器通常不支持实（浮点）表达式。高级综合（HLS）工具可用于复杂的算法设计。浮点和定点设计不在本系列RTL建模的范围之内-

 

审核编辑 ：李倩