三、SV循环语句和过程语句

在SystemVerilog中，循环语句、过程语句和fork-join结构是常用的控制结构，用于控制仿真和硬件描述的行为。以下是它们的用法和示例：

1. 循环语句

SystemVerilog支持多种循环语句，包括for、while、do-while和forever。

1.1 for循环

for循环用于重复执行一段代码，通常用于已知迭代次数的情况。

systemverilog

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for (int i = 0; i < 10; i++) begin
    $display("i = %0d", i);
end

1.2 while循环

while循环在条件为真时重复执行一段代码。

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int i = 0;
while (i < 10) begin
    $display("i = %0d", i);
    i++;
end

1.3 do-while循环

do-while循环至少执行一次代码块，然后在条件为真时重复执行。

systemverilog

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int i = 0;
do begin
    $display("i = %0d", i);
    i++;
end while (i < 10);

1.4 forever循环

forever循环无限重复执行一段代码，通常用于仿真中的时钟生成。

systemverilog

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forever begin
    #5 clk = ~clk;  // 每5个时间单位翻转一次时钟信号
end

2. 过程语句

过程语句用于描述硬件的行为，通常出现在always块或initial块中。

2.1 always块

always块用于描述持续执行的行为，通常用于组合逻辑或时序逻辑。

systemverilog

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always @(posedge clk) begin
    if (reset) begin
        q <= 0;
    end else begin
        q <= d;
    end
end

2.2 initial块

initial块用于仿真开始时执行一次的行为，通常用于初始化或测试。

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initial begin
    clk = 0;
    reset = 1;
    #10 reset = 0;
end

3. fork-join结构

fork-join结构用于并行执行多个线程。SystemVerilog提供了三种fork-join变体：

3.1 fork-join

fork-join块中的所有线程并行执行，并且主线程会等待所有子线程完成后才继续。

systemverilog

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initial begin
    fork
        begin
            #10 $display("Thread 1 finished");
        end
        begin
            #20 $display("Thread 2 finished");
        end
    join
    $display("All threads finished");
end

3.2 fork-join_any

fork-join_any块中的线程并行执行，主线程会等待任意一个子线程完成后就继续。

systemverilog

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initial begin
    fork
        begin
            #10 $display("Thread 1 finished");
        end
        begin
            #20 $display("Thread 2 finished");
        end
    join_any
    $display("At least one thread finished");
end

3.3 fork-join_none

fork-join_none块中的线程并行执行，主线程不会等待任何子线程完成，直接继续执行。

systemverilog

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initial begin
    fork
        begin
            #10 $display("Thread 1 finished");
        end
        begin
            #20 $display("Thread 2 finished");
        end
    join_none
    $display("Main thread continues immediately");
end

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4、总结

循环语句

• 适用于需要重复执行代码的场景。
• for 适合已知循环次数，while 适合动态条件，repeat 适合固定次数。

过程语句

• begin-end 提供代码块分组功能，适用于顺序执行。
• fork-join 提供并行执行能力，适用于需要并行逻辑的场景。

特点对比

特性	循环语句（for/while/repeat）	过程语句（begin/end）	并行语句（fork-join）
执行方式	顺序	顺序	并行
结构	单线程	单线程	多线程
输出	重复执行代码块	分组顺序执行	并行执行多个代码块

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注意事项

1. 顺序与并行：

   • 顺序执行 (begin-end) 用于简单的时序逻辑。
   • 并行执行 (fork-join) 用于复杂的多线程逻辑。

2. 资源消耗：

   • 并行执行会占用更多资源，需谨慎使用。

3. 任务与函数：

   • 如需调用任务或函数，建议在过程语句中使用。

通过合理使用循环、过程和并行语句，可以更高效地描述复杂的数字逻辑。