sv标准研读第二十章-系统函数与系统任务

书接上回：

sv标准研读第十九章-功能覆盖率

第20章 系统函数和系统任务

20.1 概述

本章描述系统函数和系统任务

20.2 仿真控制系统任务

有：$finish    $stop    $exit

任务原型：

$stop会让仿真suspend；

$finish会退出；

$exit要结合program程序块使用，它会先等所有的program进程结束然后调用$finish结束退出。

$stop和$finish可以输入参数n，n的值可以是0/1/2这三种，这三个的含义是：

0：退出时不打印任何东西

1：退出时会打印仿真时间和location

2：退出时会打印仿真时间、location、内存使用情况、CPU时间

20.3仿真时间系统函数

有：

20.3.1 $time

返回当前仿真时间，是一个64bit的整数值，数值单位是当前模块的时间单位。

举例：

最终打印：

解释：当前这个模块的时间精度是保持小数点后一位，所以两个#p会变成：#1.6，所以在仿真时间的第16ns和第32ns set的值分别是0和1，但是$time的数值单位是当前的时间单位，也就是10ns，本来应该打印1.6和3.2，但又因为$time返回的是整数值，所以会答应2和3。

20.3.2 $stime

返回当前仿真时间，是一个32bit的无符号整数，数值单位是当前模块的时间单位。如果仿真时间数值超过了32bit，那么只会取低32bit。

20.3.3 $realtime

返回当前仿真时间，是一个real数值，数值单位是当前模块的时间单位。

还是上面的例子，最终会打印出：

20.4 timescale系统任务

本小节介绍的系统任务可以打印timescale或者设置timescale

20.4.1 $printtimescale

原型：

作用：打印timescale

当没有参数时，打印当前module的timescale，有参数时，打印指定module的timescale。打印的格式如下：

举例：

打印：

20.4.2 $timeformat

原型：

这个任务最终控制的是$display/$write/$strobe/$monitor/$fdisplay/$fwrite /$fstrobe/$fmonitor这些系统函数在打印时间时%t对应的时间格式。

Unitis_number可以输入0到-15，对应不同的时间单位，如下表：

$timeformat默认的参数值为：

举例：

打印：

20.5转换函数

本小节提供的转换函数实现了：和real值、有符号值、无符号值之间的转换。

原型：

本小节的转换函数可以在常量表达式（11.2.1）中使用。

（1）$rtoi

功能：以截断的方式将小数转化为整数。

使用：

（2）$itor

功能：将整数转化为小数

使用：

（3）$bitstoreal

作用：64bit的计算机存储整数转换为双精度浮点数。

（4）$realtobits

作用：浮点数转换为64bit的计算机存储整数。

（5）$bitstoshortreal

作用：32bit的计算机存储整数转换为单精度浮点数。

（6）$shortrealtobits

作用：浮点数转换为32bit的计算机存储整数。

（7）$signed

功能：强制转化为有符号数

使用：

（8）$unsigned

功能：强制转化为无符号数

使用：

（9）$cast

$cast是动态转化函数，详见6.24.2和8.14

20.6 数据查询函数

（1）$typename

功能：返回字符串，指示输入参数的类型。

使用：

（2）$bits

功能：返回输入表达式或者数据的bit数量

使用：

（3）$isunbounded

功能：如果输入参数是$，返回1，否则，返回0.

使用：

标准上给出的示例是：

但是用vcs跑会出现stack overflow：

20.7 Array query functions

（1）$unpacked_dimensions

功能：返回数组的unpacked维度

使用：

（2）$dimensions

功能：返回数组的总维度数

使用：

（3）$left

功能：返回维度的左边界

使用：

（4）$right

功能：返回维度的右边界

使用：

（5）$increment

功能：如果$left>=$right，那么返回1，否则，返回-1

使用：

（6）$low

功能：当$increment返回-1时，$low返回和$left同样的值；当$increment返回1时，$low返回和$rignt同样的值。

使用：

（7）$high

功能：当$increment返回1时，$high返回和$left同样的值；当$increment返回-1时，$high返回和$rignt同样的值。

使用：

（8）$size

功能：返回$high-$low+1

使用：

20.8数学函数

20.8.1整数数学函数

（1）$clog2

功能：计算以2为底的无符号整数的对数（结果会做ceiling取整）

使用：$clog2(N)

计算结果为整数，会向上取整（重要应用：可以用来求给定大小内存所需的最小地址宽度）

注意事项：

N若不是整数，会报错，如下：

N等于0时，强制计算结果为0

N小于0时，不会报错，但是强制结果为32（？）

20.8.2实数数学函数

（1）$ln

功能：计算以e为底的实数的对数

使用：$ln(x)

注意事项：

x需大于0。小于或等于0都会报错，如下：

（2）$log10

功能：计算以10为底的实数的对数

使用：$log10(x)

注意事项：

x需大于0。小于或等于0都会报错，如下：

（3）$exp(x)

功能：计算e的x次方

使用：$exp(x)

（4）$sqrt(x)

功能：计算实数x的开方

使用：$sqrt(x)

注意事项：

x需大于0。小于或等于0都会报错，如下：

（5）$pow(x,y)

功能：计算x的y次幂

使用：$pow(x,y)

注意事项：

当x小于0时，y必须是整数值，否则会报错:

（6）$floor(x)

功能：对实数x向下取整

使用：$floor(x)

（7）$ceil(x)

功能：对实数x向上取整

使用：$ceil(x)

（8）$sin(x)

功能：求实数x的正弦，即实数x的对边/斜边的值

使用：$sin(x)

（9）$cos(x)

功能：求实数x的余弦，即实数x的邻边/斜边的值

使用：$cos(x)

（10）$tan(x)

功能：求实数x的正切，即实数x的对边/邻边的值

使用：$tan(x)

（11）$asin(x)

功能：求实数x的反正弦函数，即若siny=x,则arcsin x=y

使用：$asin(x)

注意事项：

x需大于等于-1且小于等于1，否则会报错，如下：

（12）$acos(x)

功能：求实数x的反余弦函数，即若cosy=x,则arccos x=y

使用：$acos(x)

注意事项：

x需大于等于-1且小于等于1，否则会报错，如下：

（13）$atan(x)

功能：求实数x的反正切函数，即若tany=x,则arctan x=y

使用：$atan(x)

（14）$atan2(x,y)

功能：求实数x与实数y商的反正切函数，即求arctan(x/y)

使用：$atan2(y,x)

（15）$hypot(x,y)

功能：求实数x的平方与实数y的平方的和的开方，即求x2+y2

使用：$hypot(x,y)

（16）$sinh(x)

功能：求实数x的双曲正弦函数，即求sinh(x)=ex-e-x2

使用：$sinh(x)

（17）$cosh(x)

功能：求实数x的双曲余弦函数，即cosh(x)=ex+e-x2

使用：$cosh(x)

（18）$tanh(x)

功能：求实数x的双曲正切函数，即tanhx=ex-e-xex+e-x

使用：$tanh(x)

（19）$asinh(x)

功能：求实数x的反双曲正弦函数，即若x=sinh(y)=ey-e-y2,那么y=arcsinh (x)=ln(x+x2+1)

使用：$asinh(x)

（20）$acosh(x)

功能：求实数x的反双曲余弦函数，即若x=cosh(y)=ey+e-y2,那么y=arccosh (x)=ln(x+x2-1)

使用：$acosh(x)

注意事项：

x需大于等于1，否则会报错，如下：

（21）$atanh(x)

功能：求实数x的反双曲正切函数，即若x=tanh(y)=ey-e-yey+e-y,那么y=arctanh (x)=12ln1+x1-x

使用：$atanh(x)

注意事项：

x需大于等于-1且小于等于1，否则会报错，如下：

20.9 bit向量系统函数

（1）$countbits

功能：统计表达式中特定值集的位数

使用：$countbits(expression, list_of_control_bits)

【expression】：被统计的表达式，可用变量表示

【list_of_control_bits】：统计目标（单bit特定值，多bit时会取LSB）的集合，可用变量表示

【返回值类型】：int

例如：

$countbits(expression, ‘0)：计算表达式中bit位为0的位数

$countbits(expression, ‘1)：计算表达式中bit位为1的位数

$countbits(expression, ‘x)：计算表达式中bit位为x的位数

$countbits(expression, ‘z)：计算表达式中bit位为z的位数

$countbits(expression, ‘1, ‘z)：计算表达式中bit位为1或z的位数

（2）$countones

功能：统计表达式中bit位值为1的位数。等同于$countbits(expression, ‘1)

使用：$countones(expression)

【expression】：被统计的表达式，可用变量表示

【返回值类型】：int

（3）$onehot

功能：统计表达式中bit位值为1的位数，若数量等于1，返回1’b1,否则返回1’b0

使用：$onehot(expression)

【expression】：被统计的表达式，可用变量表示

【返回值类型】：bit

（4）$onehot0

功能：统计表达式中bit位值为1的位数，若数量小于等于1，返回1’b1，否则返回1’b0

使用：$onehot0(expression)

【expression】：被统计的表达式，可用变量表示

【返回值类型】：bit

（5）$isunknown

功能：统计表达式中bit位值为x或z的位数，若数量！=0，返回1’b1，否则返回1’b0

使用：$isunknown(expression)

【expression】：被统计的表达式，可用变量表示

【返回值类型】：bit

20.10 severity函数/20.11 elaboration系统函数

（1）$fatal

功能：生成run-time 致命错误，结束simulation（隐式调用$finish）

使用：$fatal[(finish_number[, list_of_arguments])]

【finish_number】：finish的数量，一般为0|1|2

【list_of_arguments】：格式化字符串或常量表达式

（2）$error

功能：生成run-time error，不会结束simulation

使用：$error[([list_of_arguments])]

【list_of_arguments】：格式化字符串或常量表达式

（3）$warning

功能：生成run-time warning，不会结束simulation

使用：$warning[([list_of_arguments])]

【list_of_arguments】：格式化字符串或常量表达式

（4）$info

功能：生成message

使用：$info[([list_of_arguments])]

【list_of_arguments】：格式化字符串或常量表达式

20.12断言控制系统函数

（1）$assertcontrol

功能：控制assertions的评估

使用：

$assertcontrol(control_type[,[assertion_type][,[directive_type][,[levels][,[list_of_scopes_or_assertions]]]]);

【control_type】:整数表达式，用于控制该系统函数的效果，不同整数值作用不同，见下表：

-Lock：锁定所有指定assertions/expect statements/violation reports，防止状态发生改变，直到control_type设置为Unlock。

-Unlock：解除所有指定assertions/expect statements/violation reports的lock状态。

-On：启动所有指定assertions /violation reports执行，但对expect statements不会产生影响

-Off：停止所有指定assertions的检查直到control_type设置为On，不会启动一个新的attempts，但是如果assertions以及它的pass/fail statement正在执行，则不会对其产生影响。如果是deferred assertions，那么当前正在排队的reports将不会刷新且仍旧mature直到control_type设置为On。如果是已经挂起的procedural assertions，当前的队列实例将不会刷新且仍旧mature，并且不会有新的实例进入到队列中直到control_type设置为On。对于所有指定的violation reports，也会被disable掉。当前队列中的violation report不会被刷新且仍旧mature，不会添加信的violation report直到control_type设置为On。对expect statements不会产生影响。

-Kill：终止当前正在执行的特定assertions并停止检查直到control_type设置为On。但是正在排队挂起的deferred assertions的reports或已经挂起但未matured procedural assertions的reports会被刷新。也能终止所有指定violation reports。当前正在排队的violation reports但还未matured会被刷新，不会添加新的violation reports到挂起的violation reports队列中直到control_type设置为On。对expect statements不会产生影响。

-PassOn：enable所有指定断言和expect statements的vacuous和nonvacuous success的pass操作。已经正在执行的断言（包括执行成功或失败）不会受到影响。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

-PassOff：终止所有指定的assertions和expect statements的vacuous/nonvacuous success的pass行为，可以通过设置control_type为PassOn来重新enable，当只有nonvacuous success的pass执行操作时，也可以通过设置control_type为NonvacuousOn来重新enable。如果assertion已经正在执行，包括pass/fail行为的执行，则不会对其产生影响。默认情况下，会执行pass行为。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

-FailOn：enbale所有指定assertions和expect statements的fail执行操作。如果assertions已经正在执行，包括pass/fail行为的执行，则不会对其产生影响。会对默认的fail action block的执行产生影响。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

-FailOff：终止所有指定assertions和expect statements的fail执行操作，直到设置control_type为FailOn。如果assertions已经正在执行，包括pass/fail行为的执行，则不会对其产生影响。默认情况下，会执行fail行为。会对默认的fail action block的执行产生影响。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

-NonvacuousOn：enable所有指定正在nonvacuous success 的assertions和expect statements的pass执行操作。如果assertions已经正在执行，包括pass/fail行为的执行，则不会对其产生影响。vacuous success的定义参见16.14.8小节。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

-VacuousOff：终止所有指定正在vacuous success 的assertions和expect statements的pass执行操作直到设置control_type为PassOn。如果assertions已经正在执行，包括pass/fail行为的执行，则不会对其产生影响。对violation report types不会产生影响。对assertions的静态计数不会产生影响。

【assertion_type】：整数表达式，用于选择该系统函数的断言类型和冲突报告类型，可以同时选择多个assertion_type，用|符号连接（例如数字3表示Concurrent|Simple Immediate）。若没有指定assertion_type，默认为255，即会应用所有的类型。不同整数值作用不同，见下表：

【directive_type】：整数表达式，用于选择该系统函数的directive类型，可以同时选择多个directive_type，用|符号连接（例如数字3表示Assert|Cover）。若没有指定directive_type，默认为7，即会应用所有的类型。不同整数值作用不同，见下表：

【levels】：整数表达式，用于选择hierarchy的level，和$dumpvars的参数一致，具体含义参见21.7.1.2，默认为0。

【list_of_scopes_or_assertions】：断言表达式

（2）$asserton

功能：$asserton[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(3,15,7,levels[,list])

使用：$asserton[(levels[,list])]

（3）$assertoff

功能：$assertoff[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(4,15,7,levels[,list])

使用：$assertoff[(levels[,list])]

（4）$assertkill

功能：$assertkill[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(5,15,7,levels[,list])

使用：$assertkill[(levels[,list])]

（5）$assertpasson

功能：$assertpasson[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(6,31,7,levels[,list])

使用：$assertpasson[(levels[,list])]

（6）$assertpassoff

功能：$assertpassoff[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(7,31,7,levels[,list])

使用：$assertpassoff[(levels[,list])]

（7）$assertfailon

功能：$assertfailon[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(8,31,7,levels[,list])

作用：$assertfailon[(levels[,list])]

（8）$assertfailoff

功能：$assertfailoff[(levels[,list])]等同于$assertcontrol(9,31,7,levels[,list])

作用：$assertfailoff[(levels[,list])]

（9）$assertnonvacuouson

功能：$assertnonvacuouson [(levels[,list])]等同于$assertcontrol(10,31,7,levels[,list])

作用：$assertnonvacuouson [(levels[,list])]

（10）$assertvacuousoff

功能：$assertvacuousoff [(levels[,list])]等同于$assertcontrol(11,31,7,levels[,list])

作用：$assertvacuousoff [(levels[,list])]

20.13采样值系统函数

（1）$sampled

功能：获取采样值

使用：$sampled(expression)

（2）$rose

功能：当表达式的LSB变为1时返回true(1’b1)，否则返回false(1’b0)

使用：$rose(expression)

（3）$fell

功能：当表达式的LSB变为0时返回true(1’b1)，否则返回false(1’b0)

使用：$fell(expression)

（4）$stable

功能：当表达式的值没有发生变化时返回true(1’b1)，否则返回false(1’b0)

使用：$stable(expression)

（5）$changed

功能：当表达式的值发生了变化时返回true(1’b1)，否则返回false(1’b0)

使用：$changed(expression)

$past_gclk、$fell_gclk、$changed_gclk、$rising_gclk、$steady_gclk、$past、$rose_gclk、$stable_gclk、$future_gclk、$falling_gclk、$changing_gclk具体见16.9.4小节。

20.14 coverage系统函数

Sv提供了获取coverage信息的系统函数：$coverage_control/$coverage_get_max/ $coverage_get/$coverage_merge/$coverage_save，具体见40.3.2小节

Sv提供了对coverage数据进行管理和报告的系统函数：$set_coverage_db_name/ $load_coverage_db/$get_coverage，具体见19.9小节介绍。

20.15 随机分布函数

20.15.1 $random

原型：

返回一个有符号32bit整数随机值，且每次调用都会刷新。

重要应用：

（1）$random%b：会产生一个[(-b+1):(b-1)]之间的随机值，举例：

会产生-59到59之间的随机值

（2）{$random}%b：会产生一个[0:(b-1)]之间的随机值，举例：

会产生0到59之间的随机值

20.15.2 分布函数

原型：

Mean/degree_of_freedom/k_stage这几个参数必须大于0。

$dist_uniform：均匀分布

$dist_normal：正态分布

$dist_exponential：指数分布

$dist_possion：泊松分布

$dist_chi_square：卡方分布

$dist_t：t分布

$dist_erlang：erlang分布

均匀分布的start必须小于end

Mean参数：能够控制函数的返回值和这个值接近。

Standard_deviation和degree_of_freedom参数用来确定密度函数的形状。

20.16随机分析任务和函数

原型：

20.16.1 $q_initialize

作用：创建新的队列。Q_id是一个整数值，作为这个队列唯一性的标识。Q_type也是一个整数值，不同的数值创建的队列不一样，如下：

Max_length是整数值，指定队列的大小。

Status表示队列创建的状态。

20.16.2 $q_add

给队列的指定位置替换一个entry。

20.16.3 $q_remove

从队列接收一个entry。

20.16.4 $q_full

检查队列是否还有空间，有返回0，无返回1。

20.16.5 $q_exam

获取队列的信息。

20.16.6 状态数值

上面所有有关队列的操作的状态数值对应的含义如下：

20.17 PLA模型系统任务

PLA指的是可编程逻辑队列：programmable logic array。

包含了：

具体格式：

20.17.1 array types

Array types只有两种：同步和异步。

举例：

20.17.2 array logic types

rray logic types只有四种：and/or/nand/nor

举例：

20.18 其他

20.18.1 $system

原型：

这个系统函数最终会调用c语言的system()函数。

作用是执行输入指令。

举例：

因此，该调语句执行完后会将design.v名字改成 adder.v