【SystemVerilog基础】关联数组的一点探究

一、理论

SV提供了关联数组类型,用来保存稀疏矩阵的元素,这意味着当你对一个非常大的地址空间进行寻址时,SV只为实际写入的元素分配空间。关联数组可以采用树或哈希表的形式来存放关联数组,但有一定的额外开销。但当保存索引值比较分散的数组时,如32位地址或64位数据作为索引的数据包,这种额外开销显然是可以接受的!

  • 关联数组声明采用在方括号中放置数据类型:data_type associative_array_name[data_type]
  • 使用稀疏的内存空间
    • 动态分配,非连续元素(有点类似链表)
    • 一维,可以利用整数和字符串作为索引。

注:关联数组声明也可以使用*在方括号中,但是不推荐,这里仅作为了解即可!

关联数组操作:

  • 关联数组可以使用foreach进行初始化,简单的for循环可能无法遍历。
  • 读取未分配的元素,4值逻辑变量返回x,2值逻辑变量返回0
  • 支持函数:first,next,prev,delete,exists

二、实践

程序:

module sv_assoc_test
### SystemVerilog关联数组的使用方法 #### 关联数组的概念 在 SystemVerilog 中,关联数组是一种动态大小的数据结构,其索引可以是整数或字符串。这种灵活性使得它非常适合用于存储和检索具有复杂键值关系的数据[^1]。 #### 声明与初始化 关联数组可以通过 `type array_name[string]` 或 `type array_name[int]` 的形式声明,其中 `string` 和 `int` 是可能的索引类型。以下是两种常见的声明方式: ```systemverilog // 使用字符串作为索引的关联数组 bit my_array_string[string]; // 使用整数作为索引的关联数组 bit my_array_int[int]; ``` #### 赋值操作 对于关联数组,可以直接通过指定的键来赋值。如果该键不存在,则会自动创建一个新的条目;如果已存在,则更新对应的值。 ```systemverilog my_array_string["key1"] = 1; // 将 "key1" 对应的值设置为 1 my_array_int[5] = 0; // 将整数索引 5 对应的值设置为 0 ``` #### 遍历关联数组 遍历关联数组时,通常使用 `foreach` 循环语句。需要注意的是,在每次迭代中,变量会被赋予当前有效的键值对。 ```systemverilog initial begin string key; bit value; foreach (my_array_string[key]) begin $display("Key: %s, Value: %b", key, my_array_string[key]); end foreach (my_array_int[value]) begin $display("Index: %d, Value: %b", value, my_array_int[value]); end end ``` #### 删除元素 删除某个特定的键及其对应值可使用 `delete` 函数。这不会影响其他键值对的存在状态。 ```systemverilog delete(my_array_string["key1"]); // 删除键 "key1" delete(my_array_int[5]); // 删除键 5 ``` #### 查询是否存在某键 为了判断某个键是否存在于关联数组中,可以利用条件表达式中的隐式检查机制。 ```systemverilog if (my_array_string.exists("key1")) begin $display("Key 'key1' exists."); end else begin $display("Key 'key1' does not exist."); end ``` #### 实际应用案例 下面是一个完整的例子,展示如何在一个测试平台中使用关联数组记录不同信号的状态变化次数。 ```systemverilog program test_assoc_arrays; int signal_changes[string]; // 定义一个以字符串为索引的关联数组 initial begin // 初始化并模拟一些信号的变化 signal_changes["sig_a"]++; signal_changes["sig_b"] += 2; // 输出结果 foreach (signal_changes[sig_name]) begin $display("Signal '%s' changed %d times.", sig_name, signal_changes[sig_name]); end // 清除某一信号的历史记录 delete(signal_changes["sig_a"]); if (!signal_changes.exists("sig_a")) $display("History of 'sig_a' has been cleared."); end endprogram ```
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