SV——数据类型

SystemVerilog中扩展了Verilog中的数据类型，增加双状态数据、动态数组、队列等。

1. 内建类型

1.1 logic类型

SV中将reg类型替换成logic关键字，logic既可以在块语句中被赋值，也可以在assign中被赋值，可以用wire的地方都可以用logic来替换，但logic不能有多个驱动，比如双向总线建模的时候需要用wire。

1.2 双状态数据类型

只有0 1两个状态，没有x z，有利于提高仿真器性能，减少内存使用。

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bit b; //sigle bit
bit [31:0] b32 ;// 32bit unsigned integer
int unsigned ui ;// 32bit unsigned integer
int i ;//// 32bit signed integer
byte b8; // 8bit signed integer
shortint s; // 16bit signed integer
longint l;//4bit signed integer
integer i4; // 32bit signed integer
time t;//64bit unsigned integer
real r; // double precision floating point

如果将双状态的变量连接到DUT的输出，那么如果输出x或z，将被转换成0或1，而不能检测到x z。使用$isunknown操作符可以在表达式位x或z的时候返回1.

2. 定位宽的数组

2.1 定义和初始化

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int lo_hi[0:15]; //声明16个元素的数组
int c_type[16];//声明16个元素的数组

初始化用单引号和花括号组合。

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int ascend[4] = '{0,1,2,3}; 
ascend[0:1] = '{1,1}; //修改前两个元素值
ascend='{0,1,default:1}; //最后两个元素默认1

2.2 foreach遍历数组

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initial begin
	int ascend[4] = '{0,1,2,3}; 
    foreach (ascend[i])  // 不需要定义i，可以之间拿来用
    	ascend[i]*=2;
end

2.3 遍历多维数组

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initial begin
	int arr[2][3] = '{'{0,1,2},'{3,4,5}};
    foreach(arr[i，j])
		$display("%d\n",arr[i][j]); //打印6个值
end

也可以分开遍历

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initial begin
	int arr[2][3] = '{'{0,1,2},'{3,4,5}};
	foreach(arr[i]) begin
		$display("%d:\n",i); //打印6个值
		foreach(arr[,j])
			$display("%d\n",arr[i][j]); //打印6个值
	end
end

2.4 赋值和比较

两个数组间可以直接赋值，比较

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arr1 = arr2;
arr1 == arr2;

2.5 合并数组

既可以当作单独的数据，也可以分成几个小份作为数组。

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bit [3:0][7:0] bytes;  //4字节组装成的32bit
bytes = 32'hCafe_Dada;
bytes; // 32bit
bytes[3]; //Ca字节
bytes[3][0];//单bit

用途：

  1. 如果需要标量与数组的转换用合并数组。

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    bit [31:0]  b32 = bytes

  2. 如果需要等待信号变化，用合并数组，比如唤醒@操作符

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bit [0:3][7:0] bytes;
bit [7:0] arr[4];
@bytes ;//正确，合并数组
@arr;//错误，非合并数组

3. 动态数组

​ 定宽数组的宽读在编译的时候就确定了。如果想在仿真时生成事务，但事务的总量是随机的，那么就需要用一个很宽的数组，但实际上可能只需要很小的数组，造成存储空间浪费。SV中提供动态数组，数组在仿真时分配存储空间。用[ ].用new[]来分配空间，delete()删除元素。

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initial begin
    int dyn[],dyn2[]; //[]符号
    dyn = new[4]; //分配4个元素
    foreach(dyn[i]) dyn[i] = i;
    dyn2=new[4](dyn); // 将dyn的值给dyn2
    dyn.delete(); 
end

定宽数组可以给动态数组赋值，编译器自动调用new函数。

4. 队列 queue

可以在队列任何地方增加或者删除元素，在性能上的损耗比数组小。**$符号。**

还括号初始化，但不需要单引号。

最后一个索引是$.

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initial begin
	int j=0;
	q1[$] = {0,1};
	q2[$] = {2,3,4};
    q1.insert(1,10);//在索引1处插入10
    q1.insert(1,q2);//插入队列
    q1.delete(1);//删除索引1处元素
	q1.push_front(1);
	j=q1.pop_front;
	q1.push_back(1);
	j=q1.pop_back();
	foreach (q1[m]) q1[m];
    q1 = {q1[0],q1[1:4]}; // 最后一个索引是$
    q1 = {q1[0],j,q1[1:$]}; // 在任意位置插入元素、队列
end

5. 关联数组

关联数组就是哈希，保存键值对。

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//文件内容：
12 min_address
123 max_address
//
initial begin
	int switch[string]；//定义，int是值类型，string是键类型
	int min_add,max_add;//
	int i,r,file;
	string s,idx;
	file = $fopen("switch.txt","r");
    while(!$feof(file)) begin
		r = $fscanf(file,"%d %s",i,s);
		switch[s] = i;  // 赋值
	end
	switch.exist("max_address"); //是否存在某个键
	switch.first(idx);// 将第一个键值对的键（索引）保存在idx
    switch.next(idx);//得到下一个键值对的键，保存在idx
	switch.delete(idx);//删除idx的键对应的键值对
end

6. 数组的方法

6.1 $size

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initial begin
	int arr[4] = '{0,1,2,3}; 
	$size(arr);//返回数组长度
end

6.2 sum\product\or\xor

sum方法，返回元素宽度的值。

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initial begin
	bit[0:7] arr[4] = '{1,2,3,4};
	arr.sum;//返回8bit的值，也就是返回元素宽度的值
	32‘b + arr.sum; //返回32bit
end

6.3 定位数组元素

max最大值、min最小值、unique返回不重复的元素。

这些方法可以用在定宽数组、动态数组、队列中。返回类型是队列。

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int f[6] = '{0,1,2,2,4,1};
int q[$];
q = f.max; //{4}
q = f.min; //{0}
q = f.unique; // {0,1,2,4}

with用来定位数组中的元素，与其他方法一起使用。

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q = f.find with(item > 2); /找到大于2的元素，也是返回队列
q = f.find_index with(item >2); //大于2 的元素的索引
q = f.find_first with(item >2);
q = f.find_first_index with(item >2);
q = f.find_last with(item >2);
q = f.find_last_index with(item >2);
sum = f.sum with (item >2);//对大于2的元素求和

在条件语句with中item是重复参数，默认是item，也可以制定其他值

6.4 数组排序

reverse，sort（从小到大），rsort（从大到小）

7. 元素类型选择

动态数组：子程序中最好用动态数组，这样子程序可以对不同长度的数组进行处理，只需要程序参数匹配就行了。

关联数组：用在索引不规则的时候。比如由于随机值产生的分布索引

队列：当数组的元素数目变化很大的时候用队列，比如保存预期值的记分板中。

$size(array) 返回数组宽度

8. typedef定义类型

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typedef unsigned int u32;

9. 创建自定义结构

9.1 struct

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typedef struct{
		int a;
		string b;} my_struct;
my_struct st = '{1,'dong'};

用单引号和花括号来初始化。

9.2 合并结构packed

合并结构以连续的bit集来存放数据，

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typedef struct packed {bit[7:0] a,b,c;} p_s;

合并struct和非合并struct的区别在于仿真的效率上。P42《绿皮书》

10. 枚举类型

10.1 定义

枚举类型可以为列表中的每个名称赋值。

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typedef enum {INIT,DECODE,IDLE} fstate_e; //定义枚举类型
fstate_e nstate,pstate;//创建枚举变量
initial begin
	case(pstete)
	IDLE:nstate <= INIT;
	INIT:nstate <= DECODE;
	DECODE:nstate <= IDLE;
	endcase
    $display("nstate name is %s",nstate.name()); //
end

name()函数返回当前枚举值的符号名。

声明了枚举变量fstate_e之后，INIT,DECODE,IDLE这些名字可以直接拿过来用。它们的默认值是从0开始，递增，当然也可以自己设置.

注意：枚举类型被当作int来存在，如果定义变量的时候没有初始化，那么默认将枚举变量初始化为0，但如果在定义枚举变量的时候没有0，那么出错。如下面：

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typedef enum {INIT=1,DECODE} state_e;
initial begin
	state_e p=1;//正确
	state_e pp;//错误，默认给pp赋值0，但state_e中没0
end

10.2 枚举子程序

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first（）;//返回第一个
last（）
next（）下一个，会绕回
next（N）下N个
prev（）前一个
prev（N）前N个

11. 常量 const

12. 字符串 string

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getc(index)
tolower()
tohigher()
len()
substr(index1,index2);
$psprintf();//产生格式化的字符串

13. 类型转换

13.1 静态转换

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initial begin
	int i;
	i = int'(10.0-0.1);
end

13.2 动态 $cast

13.3 流操作符

“>>”是将bit从左到右排列，转换成一个数据。

“<<”是将bit从右到左排列，转换成一个数据。

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initial begin
	int h;
	bit[0:7] g[4],j[4] = '{8'ha,8'hb,8'hc'8'hd};
	bit[0:7] q;
    bit[0:7] b1,b2,b3,b4;
	h = {>>{j}}; //以bit为单位将数组j从左到右打包成整数 0a0b0c0d
	h = {<<{j}}; //以bit为单位将数组j从右到左打包成整数 b030d050
	h = {<<byte{j}}; //以byte为单位将数组j从左到右打包成整数 0d0c0b0a
	g = {<<byte{j}};
	q = {<<4{8'b0001_1000}}; //1000_0001 半字节倒序
    {>>byte{b1,b2,b3,b4}} = {>>byte{j}};//先将数组j以byte为单位pack，然后再以byte为单位unpack，并赋值给b1,b2,b3,b4
end