UVM事务级模型

UVM中的TLM(Transaction Level Modeling)提供了组件间的事务级通信接口,包括TLM-1和TLM-2.0。TLM-1的基础通信涉及阻塞传输,如producer通过put端口发送transaction给consumer,而consumer通过get端口请求transaction。TLM-2.0引入了generic payload,使用ref参数提升性能,并允许非阻塞传输。分析通信和核心接口与端口的使用,使得组件间交互更高效。

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TLM

使用事务级模型非常重要,因为任何事情在某一个抽象层面的思考会比陷入一堆琐碎的细节里效率要高得多。

UVM提供了TLM的接口从而可以将各个组件通过事务级的方式连接在一起。

Transaction

两个组件之间事务处理所需要的封装数据包。

TLM-1

基本的TLM通信
image-20201016165601793

producer产生transaction并通过put端口发送给consumer。

class producer extends uvm_component;
	uvm_blocking_put_port #(simple_trans) put_port; // 1 parameter
	function new( string name, uvm_component parent);
		put_port = new(“put_port”, this);
		...
	endfunction
	virtual task run();
		simple_trans t;
		for(int i = 0; i < N; i++) begin
			// Generate t.
			put_port.put(t);
		end
	endtask
class consumer extends uvm_component;
	uvm_blocking_put_imp #(simple_trans, consumer) put_export; // 2 parameters
	...
	task put(simple_trans t);
		case(t.kind)
			READ: // Do read.
			WRITE: // Do write.
		endcase
	endtask
endclass

这里,只有当consumer的put完成之后producer的put才能执行,否则将被阻塞。

image-20201016170802180

这个时候consumer通过get端口向producer请求transaction。

class get_consumer extends uvm_component;
	uvm_blocking_get_port #(simple_trans) get_port;
	function new( string name, uvm_component parent);
		get_port = new(“get_port”, this);
		...
	endfunction
	virtual task run();
		simple_trans t;
		for(int i = 0; i < N; i++) begin
			// Generate t.
			get_port.get(t);
		end
endtask
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学习uvm必看的书。 1. Overview.............................................................................................................................................. 1 1.1 Introduction to UVM.................................................................................................................. 1 1.1.1 Coverage-Driven Verification (CDV) ........................................................................ 1 1.1.2 Testbenches and Environments .................................................................................. 1 1.2 Verification Component Overview ............................................................................................ 3 1.2.1 Data Item (Transaction) .............................................................................................. 3 1.2.2 Driver (BFM) .............................................................................................................. 3 1.2.3 Sequencer .................................................................................................................... 3 1.2.4 Monitor ....................................................................................................................... 3 1.2.5 Agent ........................................................................................................................... 4 1.2.6 Environment ................................................................................................................ 4 1.3 The UVM Class Library............................................................................................................. 5 1.4 Other UVM Facilities................................................................................................................. 7 1.4.1 UVM Factory .............................................................................................................. 7 1.4.2 Transaction-Level Modeling (TLM) .......................................................................... 8 2. Transaction-Level Modeling (TLM) ................................................................................................... 9 2.1 Overview .................................................................................................................................... 9 2.2 TLM, TLM-1, and TLM-2.0 ...................................................................................................... 9 2.2.1 TLM-1 Implementation ............................................................................................ 10 2.2.2 TLM-2.0 Implementation ......................................................................................... 10 2.3 Basics ....................................................................................................................................... 10 2.3.1 Transactions .............................................................................................................. 10 2.3.2 Transaction-Level Communication .......................................................................... 11 2.3.3 Basic TLM Communication ..................................................................................... 11 2.3.4 Communicating between Processes .......................................................................... 12 2.3.5 Blocking versus Nonblocking ................................................................................... 13 2.3.6 Connecting Transaction-Level Components ............................................................ 13 2.3.7 Peer-to-Peer connections .......................................................................................... 14 2.3.8 Port/Export Compatibility ......................................................................................... 14 2.4 Encapsulation and Hierarchy ................................................................................................... 14 2.4.1 Hierarchical Connections .......................................................................................... 14 2.4.2 Connection Types ..................................................................................................... 16 2.5 Analysis Communication ......................................................................................................... 16 2.5.1 Analysis Ports ........................................................................................................... 16 2.5.2 Analysis Exports ....................................................................................................... 17 2.6 Generic Payload ....................................................................................................................... 18 2.6.1 Attributes .................................................................................................................. 18 2.6.2 Accessors .................................................................................................................. 19 2.6.3 Extensions ................................................................................................................. 20 2.7 Core Interfaces and Ports ......................................................................................................... 21 2.8 Blocking Transport................................................................................................................... 22 2.9 Nonblocking Transport ............................................................................................................ 22 2.10 Sockets ..................................................................................................................................... 24 2.11 Time ......................................................................................................................................... 26 2.12 Use Models............................................................................................................................... 28
<think>嗯,用户想了解UVM寄存器模型,首先我需要回忆UVM的相关知识。UVM是验证方法学中的重要部分,寄存器模型在其中扮演关键角色。用户可能是在学习数字验证,特别是使用UVM进行验证环境搭建时遇到的这个概念。 首先,我应该从基本概念入手,解释什么是UVM寄存器模型。可能需要提到它是对硬件寄存器的抽象,用来模拟寄存器行为。然后,用户可能想知道为什么需要这个模型,所以得说明它的作用,比如提高验证效率、方便测试用例开发等。 接下来,需要分解寄存器模型的组成部分,比如uvm_reg_block、uvm_reg、uvm_reg_field这些类的作用。用户可能对层次结构不太清楚,需要举例说明,比如一个寄存器块包含多个寄存器,每个寄存器又有不同的字段。 然后,应该描述工作流程,包括模型的构建、配置、集成到验证环境中,以及前门和后门访问的区别。这部分可能需要具体步骤,让用户明白如何实际操作。同时,要强调寄存器模型带来的好处,比如可重用性、自动化测试等。 另外,用户可能想知道使用寄存器模型的实际例子,比如在测试中如何读写寄存器,或者如何检查寄存器的值是否正确。这时候举一个简单的代码示例会有帮助,但根据用户的问题,可能不需要具体代码,而是概念性的解释。 还要注意用户可能的疑问点,比如前门和后门访问的应用场景,或者如何处理寄存器的保留位。这时候需要简明扼要地说明,前门通过总线协议,后门直接访问存储位置,保留位可能由模型自动处理。 最后,总结一下UVM寄存器模型的重要性,强调它在验证中的优势,帮助用户建立整体的理解。确保语言通俗易懂,避免过多专业术语,但必要的术语需要正确使用,比如适配器、predictor等组件的作用。</think>UVM寄存器模型是通用验证方法学(UVM)中用于抽象硬件寄存器操作的核心组件,其作用可分解为以下几个层次: 一、本质定义 $$ \text{寄存器模型} = \text{寄存器硬件行为的软件抽象} $$ 通过面向对象方式建立与硬件寄存器精确对应的数字孪生体,包含地址映射、访问权限、复位值等属性。 二、核心组成 1. 层次结构树 - `uvm_reg_block`:寄存器容器(如IP模块级) - `uvm_reg`:单个寄存器(32bit典型) - `uvm_reg_field`:寄存器字段(如使能位、状态位) 2. 关联组件 - 适配器(Adapter):总线协议转换器 - Predictor:状态预测器 - 寄存器映射(Address Map):物理地址映射表 三、工作流程 1. 模型构建阶段 $$ \text{寄存器声明} \rightarrow \text{字段配置} \rightarrow \text{层级组装} $$ 例:定义状态寄存器CTRL_REG的3个字段: ```SystemVerilog class CTRL_REG extends uvm_reg; rand uvm_reg_field EN; // 使能位[0] rand uvm_reg_field MODE; // 模式位[2:1] ... endclass ``` 2. 环境集成阶段 - 将模型连接到验证环境 - 配置前门/后门访问路径 - 建立自动预测机制 四、关键特性 1. 访问抽象化 - 前门访问:通过物理总线协议(如APB/AXI) $$ \text{write(addr, data)} \Rightarrow \text{总线事务生成} $$ - 后门访问:直接修改HDL信号 $$ \text{peek/poke()} \Rightarrow \text{零延时修改} $$ 2. 自动化验证 - 自动值预测:通过mirror值与DUT实时状态同步 - 内置检查机制: $$ \text{read()} \Rightarrow \text{自动比较预期值} $$ - 覆盖率收集:自动跟踪寄存器访问模式 五、典型应用场景 1. 寄存器验证 - 复位值检查 - 读写功能验证 - 特殊位组合测试 2. 场景控制 ```SystemVerilog // 配置设备工作模式 p_sequencer.reg_model.MODE_REG.MODE.set(3'h2); p_sequencer.reg_model.MODE_REG.update(); ``` 六、优势价值 1. 验证效率提升 $$ \text{验证周期} \propto \frac{1}{\text{模型复用度}} $$ 2. 早期开发支持 RTL完成前即可构建验证场景 3. 错误预防 自动检测地址冲突、权限违规等硬件问题 该模型通过建立硬件寄存器的精确数字镜像,显著提升验证可靠性和效率,是现代SoC验证不可或缺的基础设施。
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