UVM实战 卷I学习笔记5——UVM基础（2）UVM的树形结构

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UVM采用树形结构管理验证平台的各个部分。sequencer、driver、monitor、agent、model、scoreboard、env等都是树的一个结点。用树的形式来组织是因为作为一个验证平台，它必须能够掌握自己治下的所有“人口”，只有这样做才利于管理大家统一步伐做事情而不会漏掉谁。树形结构是实现这种管理的一种比较简单的方式。

uvm_component中的parent参数

UVM通过uvm_component实现树形结构。所有UVM树的结点本质上都是一个uvm_component。每个uvm_component都有一个特点：它们在new时需要指定一个类型为uvm_component、名字是parent的变量：function new(string name, uvm_component parent);

以下内容解释为何需要制定parent变量：
一般在使用时parent通常都是this。假设A和B均派生自uvm_component，在A中实例化一个B：

class B extends uvm_component;
	...
endclass
class A extends uvm_component;
	B b_inst;
	virtual function void build_phase(uvm_phase phase);
		b_inst = new("b_inst", this);
	endfunction
endclass

在b_inst实例化时把this指针传递给了它，代表A是b_inst的parent。为什么要指定这么一个parent呢？一种常见的观点是，b_inst是A的成员变量，那么A就是b_inst的parent，无需再在调用new函数的时候指定，即b_inst在实例化时可以这样写：b_inst = new(“b_inst”); 但这样忽略了一点，b_inst是A的成员变量，那么在SV仿真器一级这种关系是确定的、可知的。假定有下面的类：

class C extends uvm_component;
	A a_inst;
	function void test();
	…
	a_inst.b_inst = …;
	a_inst.d_inst = …;
	…
	endfunction
endclass

可以在C类的test函数中使用a_inst.b_inst来得到B的值或给B赋值，但不能用a_inst.d_inst来给D赋值，因为D不存在于A里面。SV仿真器会检测这种成员变量的从属关系，只负责检查这些代码的合理性，不会主动发消息给代码，所以A根本就没有办法知道自己有B这个变量。

如果在test中想得到A中所有变量的指针应怎么办？ 可能会说因为A是自己写出的，它只有一个变量且它的名字叫b_inst，所以可直接使用a_inst.b_inst。问题是假设要把整棵UVM树遍历一下，即要找到每个结点及结点的孩子的指针，那如何写呢？似乎根本就没有办法实现。

解决这个问题的方法是，当b_inst实例化时指定一个parent的变量，同时在每一个component内部维护一个数组m_children，当b_inst实例化时就把b_inst的指针加入到A的m_children数组中。只有这样才能让A知道b_inst是自己的变量，同时也才能让b_inst知道A是自己的父母。当b_inst有了自己的变量时，即在b_inst的m_children中加入变量的指针。

总而言之，在实例化变量时指定parent变量，可以形成一个树状结构从而起到建立层次的作用。

UVM树的根

UVM中真正的树根是uvm_top，完整的UVM树如图所示：

uvm_top是一个全局变量，它是uvm_root的唯一实例，且uvm_root派生自uvm_component。uvm_test_top的parent是uvm_top，而uvm_top的parent则是null。

UVM为什么不以uvm_test派生的测试用例，即uvm_test_top作为树根？之前的例子中所有component在实例化时将this指针传递给parent参数，如my_env在base_test中实例化：env=my_env::type_id::create(“env”, this);假如不按上面写法而是将parent参数设为null，那么这个component的parent将会被系统设置为系统中唯一的uvm_root的实例uvm_top，如下图所示：

可见，uvm_root的存在可以保证整个验证平台中只有一棵树，所有结点都是uvm_top的子结点。

在验证平台中，有时候需要得到uvm_top，由于uvm_top是一个全局变量，可直接使用uvm_top。除此之外， 还可以使用如下的方式得到它的指针：

uvm_root top;
top = uvm_root::get();

层次结构相关函数

UVM提供一系列的接口函数用于访问UVM树中的结点。这其中最主要的是以下几个：

get_parent函数：用于得到当前实例的parent
其函数原型为：extern virtual function uvm_component get_parent ();

与get_parent相对的是get_child函数：extern function uvm_component get_child (string name);

与get_parent不同，get_child需要一个string类型的参数name，表示此child实例在实例化时指定的名字。一个component只有一个parent，所以get_parent不需要指定参数；而可能有多个child，所以必须指定name参数。

可使用get_children函数得到所有的child：extern function void get_children(ref uvm_component children[$]);

除了一次性得到所有的child外， 还可以使用get_first_child和get_next_child的组合依次得到所有的child：

string name;
uvm_component child;
if(comp.get_first_child(name))
	do begin
		child = comp.get_child(name);
		child.print();
	end while(comp.get_next_child(name));

这两个函数的使用依赖于一个string类型的name。在这两个函数的原型中，name是作为ref类型传递的：

extern function int get_first_child (ref string name);
extern function int get_next_child (ref string name);

name只是用于get_first_child和get_next_child之间及不同次调用get_next_child时互相之间传递信息。无需为name赋任何初始值，也没有必要在使用这两个函数过程中对其做任何赋值操作。

get_num_children函数用于返回当前component所拥有的child的数量：extern function int get_num_children ();