SystemVerilog: differenze tra le versioni
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{{Linguaggio di programmazione
|nome = SystemVerilog
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|data = 2002
|versione = IEEE 1800-2017
|utilizzo = [[Linguaggio di descrizione
|paradigmi =
|tipizzazione = Statico, debole
|influenzato_da = Design: [[Verilog]], [[VHDL]], [[C++]],
|ha_influenzato =
|implementazione_riferimento =
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}}
'''SystemVerilog''', standardizzato come '''IEEE 1800''', è un linguaggio [[Linguaggio di descrizione hardware|di descrizione]] e verifica dell'hardware utilizzato per modellare, progettare, simulare, testare e implementare sistemi elettronici. SystemVerilog è basato su [[Verilog]] ed è comunemente usato nell'industria dei [[Semiconduttore|semiconduttori]] e della progettazione [[elettronica]] come evoluzione di Verilog. Dal 2008 Verilog e SystemVerilog fanno
== Storia ==
SystemVerilog nasce nel 2002, con la donazione del linguaggio Superlog ad Accellera
Il set di funzionalità di SystemVerilog può essere suddiviso in due
# SystemVerilog per la progettazione a [[Register transfer level|livello di trasferimento tra registri]] (RTL): è un'estensione di [[Verilog|Verilog-2005]] e tutte le funzionalità di quel linguaggio sono disponibili in SystemVerilog. Pertanto, Verilog
# SystemVerilog per la verifica: utilizza estesamente tecniche [[Programmazione orientata agli oggetti|di programmazione orientate agli oggetti]] ed è più strettamente correlato a [[Java (linguaggio di programmazione)|Java]]
Il resto di questo articolo discute le caratteristiche di SystemVerilog non presenti in [[Verilog|Verilog-2005]]
== Caratteristiche a supporto della progettazione ==
=== Durata delle variabili ===
Esistono due tipi di durata delle variabili specificate in SystemVerilog: static e automatic
Qualsiasi variabile dichiarata all'interno di un task o di una funzione senza specificare il tipo verrà considerata automatica. Per specificare che una variabile è statica si utilizza la [[Parola riservata|parola chiave]] <code>static</code> nella dichiarazione del tipo, ad esempio <code>static int x;</code>. La parola chiave <code>automatic</code>
=== Nuovi tipi di dati ===
'''I tipi di variabili avanzati''' aggiungono nuove funzionalità al tipo "reg" di Verilog:<syntaxhighlight lang="systemverilog" line="1">
logic [31:0] my_var;
</syntaxhighlight>Verilog-1995 e Verilog-2001 limitano le variabili reg a
'''I Packed array multidimensionali''' unificano ed estendono la nozione di "registri" e "memorie" di Verilog:<syntaxhighlight lang="systemverilog" line="1">
logic [1:0][2:0] my_pack[32];
</syntaxhighlight>Il Verilog classico consente di dichiarare solo una dimensione a sinistra del nome della variabile. SystemVerilog consente qualsiasi numero di tali dimensioni "impacchettate". Una variabile di tipo array
'''I tipi di dati enumerati''' (
typedef enum logic [2:0] {
RED, GREEN, BLUE, CYAN, MAGENTA, YELLOW
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color_t my_color = GREEN;
initial $display("The color is %s", my_color.name());
</syntaxhighlight>Come mostrato sopra, il progettista può specificare un tipo aritmetico sottostante (
'''Nuovi tipi interi'''
'''Le [[Record (informatica)|
typedef struct packed {
bit [10:0] expo;
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=== Blocchi procedurali ===
SystemVerilog introduce tre nuovi blocchi procedurali destinati a modellare l'hardware
Un blocco <code>always_comb</code> modella [[Circuito combinatorio|
always_comb begin
tmp = b * b - 4 * a * c;
no_root = (tmp < 0);
end
</syntaxhighlight>Un blocco <code>always_latch</code> modella latch sensibili al livello
always_latch
if (en) q <= d;
</syntaxhighlight>Un blocco <code>always_ff</code> modella la
always_ff @(posedge clk)
count <= count + 1;
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== Funzionalità di verifica ==
Le seguenti funzionalità di verifica in genere non sono sintetizzabili, il che significa che non possono essere implementate
=== Nuovi tipi di dati ===
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string s3 = {s1, ", ", s2, p[2]}; // string concatenation
$display("[%d] %s", s3.len(), s3); // simulation will print: "[13] Hello, world!"
</syntaxhighlight>Oltre agli array statici utilizzati nella progettazione, SystemVerilog offre [[Array dinamico|array dinamici]], [[Array associativo|array associativi]] e [[Coda (informatica)|code]]
int cmdline_elements; // # elements for dynamic array
int da[]; // dynamic array
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da = new[ cmdline_elements ]; // Allocate array with 16 elements
end
</syntaxhighlight>Un array dinamico funziona in modo molto simile a un array unpacked, ma offre il vantaggio di essere [[Gestione della memoria|allocato dinamicamente]] in [[Run-time|fase di esecuzione]] (come mostrato sopra
Un array associativo può essere considerato come un [[Albero binario di ricerca|albero di ricerca binario]] con un tipo della chiave e un tipo dei dati specificati dall'utente
Infine, una coda fornisce gran parte delle funzionalità del tipo [[deque]] della [[Standard Template Library|Standard Template Library C++]]: gli elementi possono essere aggiunti e rimossi da entrambe le estremità in modo efficiente. Queste primitive consentono la creazione di strutture di dati complesse, necessarie ad esempio per lo scoreboard di un progetto di grandi dimensioni.
=== Classi ===
SystemVerilog fornisce un modello di [[Programmazione orientata agli oggetti|programmazione orientato agli oggetti]]
In SystemVerilog, le classi supportano un modello [[Ereditarietà multipla|di ereditarietà singola]], ma possono implementare funzionalità simili all'ereditarietà multipla attraverso l'uso delle cosiddette "classi di interfaccia" (identiche nel concetto alla funzionalità <code>interface</code> di Java). Le classi possono essere parametrizzate per tipo, fornendo la funzione di base dei template C++
Le funzionalità [[Polimorfismo (informatica)|di polimorfismo]] di SystemVerilog sono simili a quelle di C++: il programmatore può definire una funzione <code>virtual</code> per fare in modo che una classe derivata [[Funzione virtuale|ottenga il controllo della funzione]].
[[Incapsulamento (informatica)|L'incapsulamento]] e l'occultamento dell'informazione (''information hiding'') vengono eseguiti utilizzando le parole chiave <code>local</code> e <code>protected</code>, che devono essere applicate a qualsiasi elemento che deve essere nascosto. Per impostazione predefinita, tutte le proprietà della classe sono pubbliche.
Le istanze delle classi vengono create dinamicamente con laparola chiave <code>new</code>. È possibile definire un [[Costruttore (informatica)|costruttore]] denotandolo come <code>function new</code>
virtual class Memory;
virtual function bit [31:0] read(bit [31:0] addr); endfunction
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=== Constrained random generation ===
Alle quantità intere, definite nella definizione di una classe o come variabili autonome in un certo scope lessicale, possono essere [[Generatore di numeri casuali|assegnati valori casuali]] sulla base di un insieme di vincoli. Questa funzionalità è utile per creare scenari randomizzati per la verifica
Nella definizione di una classe, i modificatori <code>rand</code> e <code>randc</code> segnalano le variabili che devono essere randomizzate. <code>randc</code> specifica che la randomizzazione deve essere basata sulla [[permutazione]], in cui una variabile assumerà tutti i possibili valori almeno una volta prima che qualsiasi valore venga ripetuto. Le variabili senza modificatori non sono randomizzate.<syntaxhighlight lang="systemverilog" line="1">
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endfunction
endclass
</syntaxhighlight>I metodi ''constraint_mode()'' e ''random_mode()'' sono usati per controllare la randomizzazione. constraint_mode() viene utilizzato per attivare e disattivare un vincolo specifico e random_mode viene utilizzato per attivare o disattivare una randomizzazione di una variabile specifica. Il codice seguente descrive e verifica proceduralmente un [[frame Ethernet]]
class eth_frame;
rand bit [47:0] dest;
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Le [[Asserzione (informatica)|asserzioni]] sono utili per verificare le proprietà di un progetto che si manifestano dopo che è stata raggiunta una condizione o uno stato specifico. SystemVerilog ha un proprio linguaggio di specifica delle asserzioni, simile al Property Specification Language. Il sottoinsieme dei costrutti del linguaggio SystemVerilog che supporta le asserzioni è comunemente chiamato SystemVerilog Assertion o SVA.<ref>[http://www.project-veripage.com/sva_1.php SystemVerilog Assertion: Introduction]</ref>
Le asserzioni SystemVerilog sono costruite da '''sequenze''' e '''proprietà'''
Le sequenze sono costituite da [[Espressione booleana|espressioni booleane]] aumentate con operatori temporali. L'operatore temporale più semplice è l'operatore <code>##</code> che esegue una concatenazione:
sequence S1;
@(posedge clk) req ##1 gnt;
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assert_req_gnt: assert property (req_gnt) else $error("req not followed by gnt.");
</syntaxhighlight>Questo esempio mostra un operatore
Oltre alle asserzioni, SystemVerilog supporta [[Presupposizione (linguistica)|le ipotesi]] e la copertura delle proprietà. Un'assunzione stabilisce una condizione che uno [[Dimostrazione automatica di teoremi|strumento
=== Copertura ===
'''La copertura''' (''coverage'') applicata ai linguaggi di verifica hardware si riferisce alla raccolta di statistiche basate su eventi di campionamento all'interno della simulazione. La copertura viene utilizzata per determinare quando il dispositivo sottoposto a test (''Device Under Test'', DUT) è stato esposto a una varietà sufficiente di stimoli tale che vi sia un'elevata probabilità che il DUT funzioni correttamente. Si noti che
Un gruppo di copertura SystemVerilog crea un database di "contenitori" (''bin'') che memorizzano un [[istogramma]] di valori di una variabile associata. È inoltre possibile definire la copertura incrociata, che crea un istogramma che rappresenta il [[prodotto cartesiano]] di più variabili.
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=== Sincronizzazione ===
Un ambiente di test complesso è costituito da componenti di verifica riutilizzabili che devono comunicare tra loro. La primitiva "event" di Verilog consente a diversi blocchi di istruzioni procedurali di attivarsi a vicenda, ma l'applicazione della [[
== Miglioramenti generali al Verilog classico ==
Oltre alle nuove funzionalità di cui sopra, SystemVerilog migliora l'usabilità delle funzionalità linguistiche esistenti di Verilog. Di seguito sono riportati alcuni di questi miglioramenti:
* Gli [[Operatore di assegnamento|operatori di assegnazione]] procedurale (<=, =) ora possono operare direttamente sugli array
* Le definizioni delle porte (inout, input, output) sono ora espanse per supportare una più ampia varietà di [[Tipo di dato|tipi di dati]]
* Il costrutto [[Ciclo for|del ciclo for]] ora consente la dichiarazione automatica delle variabili all'interno dell'istruzione for. [[Struttura di controllo|Il controllo del flusso]] del ciclo è migliorato dalle [[Struttura di controllo|istruzioni ''continue'' e ''break'']]
* SystemVerilog aggiunge un
* [[Costante (informatica)|Le variabili costanti]], cioè quelle designate come non modificabili durante il runtime, possono essere designate mediante l'uso della parola chiave ''const''
* [[Inizializzazione|L'inizializzazione delle variabili]] può operare sugli array.
* Gli operatori di incremento e decremento ( <code>x++</code>, <code>++x</code>, <code>x--</code>, <code>--x</code> ) sono supportati in SystemVerilog, così come altri operatori di assegnazione composti ( <code>x += a</code>, <code>x -= a</code>, <code>x *= a</code>, <code>x /= a</code>, <code>x %= a</code>, <code>x <<= a</code>, <code>x >>= a</code>, <code>x &= a</code>, <code>x ^= a</code>, <code>x |= a</code> ) come nel linguaggio C e linguaggi discendenti
* Il preprocessore ha migliorato le capacità di sostituzione [[Direttiva (programmazione)|di macro]] `define, in particolare la sostituzione all'interno di stringhe letterali (""), così come la concatenazione di più macro-token in una singola parola
* Il costrutto fork/join è stato espanso con ''join_none'' e ''join_any''
* Le aggiunte alla direttiva `timescale consentono di controllare la scala temporale della simulazione in modo più prevedibile in un ambiente di simulazione di grandi dimensioni, con ogni [[Codice sorgente|file sorgente]] che utilizza una scala temporale locale.
* Ora le porte delle attività possono essere dichiarate ''rif''
* Le funzioni ora possono essere dichiarate ''[[Void (informatica)|void]]'', il che significa che non restituiscono alcun valore.
* [[Parametro (programmazione)|I parametri]] possono essere dichiarati di qualsiasi tipo, inclusi ''typedef'' definiti dall'utente.
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== Software di verifica e sintesi ==
Nella progettazione di chip elettronici, SystemVerilog è ampiamente utilizzato nella verifica. I tre maggiori fornitori di strumenti EDA (Cadence Design Systems, [[Mentor Graphics]], Synopsys) hanno incorporato SystemVerilog nei loro simulatori HDL in linguaggio misto. Sebbene nessun simulatore possa ancora rivendicare il supporto completo del SystemVerilog Language Reference Manual, rendendo [[Interoperabilità|l'interoperabilità]] dei test bench una sfida, sono in corso sforzi per promuovere la compatibilità tra fornitori.
{{senza fonte|Nella sintesi del progetto (trasformazione di una descrizione del progetto hardware in una [[netlist]]), l'adozione di SystemVerilog è stata lenta. Molti team di progettazione utilizzano flussi di progettazione che coinvolgono più strumenti di fornitori diversi. La maggior parte dei team di progettazione non può migrare a progetti RTL basati su SystemVerilog fino a quando l'intera suite di strumenti front-end ([[Lint (software)|linter]], [[verifica formale]] e [[Generazione di programmi di prova automatici|generatori di strutture di test automatizzate]] ) non supporta un sottoinsieme linguistico comune}}.
==
<references />
== Bibliografia ==
* {{Cita libro|titolo=1800-2005 — IEEE Standard for System Verilog—Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language| doi = 10.1109/IEEESTD.2005.97972|anno=2005| isbn = 978-0-7381-4810-6}}
* Verilog-AMS▼
* {{Cita libro|titolo=1800-2009 — IEEE Standard for SystemVerilog—Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language| doi = 10.1109/IEEESTD.2009.5354441|anno=2009| isbn = 978-0-7381-6130-3}}
* {{Cita libro|titolo=1800-2012 — IEEE Standard for SystemVerilog—Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language| doi = 10.1109/IEEESTD.2013.6469140|anno=2013| isbn = 978-0-7381-8110-3}}
* {{Cita libro|titolo=1800-2017 — IEEE Standard for SystemVerilog—Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language| doi = 10.1109/IEEESTD.2018.8299595|anno=2017| isbn = 978-1-5044-4509-2}}
* {{cita news|cognome=McGrath |nome=Dylan |url=http://www.eetimes.com/news/design/showArticle.jhtml;?articleID=173601060 |titolo=IEEE approves SystemVerilog, revision of Verilog |editore=EE Times |data=9 novembre 2005 |accesso=31 gennaio 2007}}
* [[SystemC|Sistema C]]▼
* {{
* {{cita news|cognome=Gopi Krishna |url=http://www.testbench.in |titolo=SystemVerilog ,SVA,SV DPI Tutorials |data=9 novembre 2005 }}
* {{
* Spear, Chris, [https://www.amazon.com/SystemVerilog-Verification-Learning-Testbench-Language/dp/0387765298/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1247578512&sr=8-1 "SystemVerilog for Verification"] Springer, New York City, NY. {{ISBN|0-387-76529-8}}
*
▲* {{Cita news|url=http://asicguru.com/System-Verilog-Tutorial/1/3}}
▲* {{Cita news|url=http://hdvl.wordpress.com/category/systemverilog/}}
▲* Spear, Chris, [https://www.amazon.com/SystemVerilog-Verification-Learning-Testbench-Language/dp/0387765298/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1247578512&sr=8-1 "SystemVerilog for Verification"] Springer, New York City, NY. {{ISBN|0-387-76529-8}}[[ISBN (identifier)|ISBN]] [[Special:BookSources/0-387-76529-8|0-387-76529-8]]
▲* Ltuart Sutherland, Simon Davidmann, Peter Flake, [https://www.amazon.com/SystemVerilog-Design-Second-Hardware-Modeling/dp/0387333991/ref=sr_1_4?ie=UTF8&s=books&qid=1247578512&sr=8-4 "SystemVerilog for Design Second Edition: A Guide to Using SystemVerilog for Hardware Design and Modeling"] Springer, New York City, NY. {{ISBN|0-387-33399-1}}[[ISBN (identifier)|ISBN]] [[Special:BookSources/0-387-33399-1|0-387-33399-1]]
* Ben Cohen, Srinivasan Venkataramanan, Ajeetha Kumari and Lisa Piper [http://SystemVerilog.us] SystemVerilog Assertions Handbook, 4th Edition, 2016- http://SystemVerilog.us
* Ben Cohen Srinivasan Venkataramanan and Ajeetha Kumari [http://SystemVerilog.us] A Pragmatic Approach to VMM Adoption, - http://SystemVerilog.us
* Erik Seligman and Tom Schubert [https://www.amazon.com/Formal-Verification-Essential-Toolkit-Modern-ebook/dp/B012VX1MW8/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1451183481&sr=8-1&keywords=erik+seligman+formal+verification] Formal Verification: An Essential Toolkit for Modern VLSI Design, Jul 24, 2015,
==
* [[VHDL]]
== Collegamenti esterni ==
;Standard IEEE
Lo standard SystemVerilog più recente è accessibile gratuitamente tramite [https://ieeexplore.ieee.org/browse/standards/get-program/page/series?id=80 IEEExplore].
* [https://ieeexplore.ieee.org/document/8299595 1800-2017 - IEEE Standard for SystemVerilog--Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language]
;Tutorial
* [http://www.asic-world.com/systemverilog/tutorial.html SystemVerilog Tutorial]
* [http://www.project-veripage.com/sv_front.php SystemVerilog Tutorial for Beginners]
;Definizione degli standard
* [http://www.eda.org/sv-ieee1800/ IEEE P1800] – Gruppo di lavoro per SystemVerilog
* Siti utilizzati prima dell'IEEE 1800-2005
** [http://www.systemverilog.org/ SystemVerilog official website]
** [http://www.vhdl.org/sv/ SystemVerilog Technical Committees]
;Estensioni del linguaggio
* [http://www.veripool.org/verilog-mode Verilog AUTOs] – Sistema di meta-comment open-source per la manutenzione di codice Verilog
;Strumenti online
* [http://www.edaplayground.com EDA Playground] – Eseguire SystemVerilog da un web browser (online IDE)
* [http://www.svericl.com/sverule sverule] – SystemVerilog BNF Navigator
{{Controllo di autorità}}
{{Norme IEEE}}
{{Logica programmabile}}
{{portale|elettrotecnica|informatica}}
[[Categoria:Linguaggi di descrizione hardware]]
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