SystemVerilog静态变量和动态变量

在Verilog-2001标准中任务或函数中的变量可以定义为动态变量

动态变量的存储区是由软件工具动态分配的(每次调用都会建立新的存储区),访问结束后空间被释放

动态变量主要用来描述在测试程序、抽象系统级、交易级或总线功能模型中的验证程序

动态变量也可以用来编写可重入的任务(当一个任务的前一次调用仍在进行时,可以再次调用)

在SV中,有staticautomatic两个关键字,用来表示声明的变量是静态还是动态

在模块一级中,所有的变量必须是静态变量,而在任务、函数、begin…end或fork…join中的变量可以根据关键字进行显示声明

例如下面的代码,在静态函数中显示声明动态变量:

function int count_ones (input	[31:0]	data);
    automatic	logic	[31:0]	count = 0;
    automatic	logic	[31:0]	temp = data;
    
    for(int i = 0; i <= 32; i++) begin
        if(temp[0])	
            count++;
        temp >>= 1;  //等价于 temp = temp >> 1;
    end
    
    return count;
endfunction
1. 静态变量和动态变量的区别

调用时的区别

  • 动态变量:每次调用时会重新开辟新的空间

  • 静态变量:在两次调用期间变量的值会保持

    因此,如果希望知道某个变量被调用的次数,那么这个变量应该声明为静态变量

缺省声明时的区别

  • 在模块、begin…end、fork…join以及非动态的任务和函数中,缺省时为静态变量
  • 在动态的任务和函数中,缺省时为动态变量
  • 模块一级的变量必须是静态变量
2. 变量的初始化
  • 在Verilog中

Verilog只有模块级声明的变量可以内嵌初始化

  • 在SV中

SV在Verilog的基础上,允许任务和函数声明的变量有内嵌初始化

静态变量和动态变量初始化的区别

  1. 静态变量初始化是不可综合的,动态变量的初始化可以综合

  2. 静态变量在仿真开始前便完成初始化,动态变量是在被调用时进行初始化

  3. 静态变量在下一次被调用时会保持上一次调用后的值,动态变量在下一次调用时会开辟新的存储空间,并重新初始化

3. 静态变量和动态变量使用原则
  • 在always和initial块中,需要内嵌初始化就声明为动态变量,不需要内嵌初始化用静态变量
  • 如果任务或函数是可重入的,应设置被动态的,其内的变量也应是动态的
  • 如果任务或函数用来描述独立的硬件部分,且不可重入,应该设置为静态的,其内的变量也应为静态的

### SystemVerilog静态变量的用法 #### 静态变量的概念 在 SystemVerilog 中,`static` 关键字用于定义静态变量或方法。静态变量属于类本身而不是某个特定的对象实例[^3]。这意味着无论创建多少个对象实例,静态变量在整个程序运行期间只存在一份副本,并且可以被所有对象共享。 #### 定义初始化静态变量 静态变量可以通过 `static` 关键字来声明并初始化。它们可以在类外部通过类名访问而不必创建具体的对象实例。以下是静态变量的基本语法: ```systemverilog class MyClass; static int count = 0; // 声明并初始化静态变量 endclass ``` 在此例子中,`count` 是一个静态整数变量,其初始值为 `0`。由于它是静态的,因此它不属于任何具体对象实例,而是由整个类所共有。 #### 访问静态变量 要访问静态变量,可以直接使用类名加上作用域解析运算符 (`::`) 来实现,无需创建对象实例。例如: ```systemverilog $display("Count value is %d", MyClass::count); // 输出当前计数值 MyClass::count++; // 修改静态变量的值 ``` 上述代码展示了如何不依赖于对象实例直接修改读取静态变量 `count` 的值。 #### 静态变量的应用场景 静态变量通常用来记录全局状态或者统计信息,比如跟踪已创建对象的数量。下面是一个完整的示例,展示了一个简单的计数器功能,利用静态变量计算某类已经实例化的次数: ```systemverilog class Packet; static int packet_count = 0; // 静态变量,表示Packet类已被实例化了多少次 function new(); packet_count++; $display("New Packet created. Total Packets: %d", packet_count); endfunction : new endclass : Packet module testbench; initial begin Packet p1 = new(); // 创建第一个Packet对象 Packet p2 = new(); // 创建第二个Packet对象 $display("Total number of packets created: %d", Packet::packet_count); end endmodule : testbench ``` 在这个示例中,每当调用 `new()` 方法创建一个新的 `Packet` 对象时,都会增加一次 `packet_count` 的值。最后打印出来的总数量反映了实际创建过的对象数目。 #### 注意事项 需要注意的是,虽然可以从多个地方同时访问同一个静态变量,但在多线程环境下可能会引发竞争条件问题。如果涉及并发操作,则应考虑加入同步机制以保护这些共享资源[^2]。 --- ###
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