數(shù)字硬件建模SystemVerilog-結構體

數(shù)字硬件建模SystemVerilog-結構體（二）

結構體

結構體用于將多個變量組合在一個通用名稱下。設計通常具有邏輯信號組，例如總線協(xié)議的控制信號，或狀態(tài)控制器內使用的信號。結構體提供了將這些相關變量捆綁在一起的方法。結構體中的所有變量都可以單個賦值，或者每個變量都可以單獨賦值。結構體包可以復制到具有相同定義的另一個結構體，并通過模塊端口、任務或函數(shù)進出。

結構體復制

一個自定義結構體可以復制到另一個自定義結構體，只要這兩個結構體是從同一個自定義結構體定義聲明的。以下示例使用了上節(jié)中所示的結構體定義和聲明。

匿名結構體不能作為一個整體復制，但可以一次復制一個成員：

壓縮和非壓縮結構體

默認情況下，結構體會被非壓縮的。這意味著結構體的成員被視為獨立變量或常量，并以一個共同的名稱分組在一起。SystemVerilog沒有指定軟件工具應該如何存儲非壓縮結構體的成員。不同的軟件工具具對于結構體的存儲分布也是不同的。

通過使用關鍵字packed，將結構體顯式聲明為壓縮結構體。

壓縮結構體以與向量相同的形式將結構體的所有成員存儲為連續(xù)位。結構體的第一個成員是向量最左邊的字段。結構體中最后一個成員的最右邊的位是向量的最低有效位，編號為位0。如圖4-2所示。

圖4-2：壓縮結構體存儲為向量

壓縮結構體的所有成員都必須是整數(shù)值。整數(shù)值是可以表示為向量的值，例如byte、int和使用bit或logic類型創(chuàng)建的向量。如果結構體的任何成員不能表示為向量，則該結構體不能被壓縮。這意味著壓縮結構體不能包含實數(shù)或短實數(shù)變量、非壓縮結構體、非壓縮聯(lián)合體體或非壓縮的數(shù)組。

引用壓縮結構體和結構體成員。壓縮結構體可以復制，或分配一個結構體表達式值列表，方法與非壓縮結構體相同。壓縮結構體的成員可以通過成員名稱引用，方式與非壓縮結構體相同。

壓縮結構體也可以被視為一個向量。因此，除了結構體分配，向量值還可以分配給壓縮結構體

向量賦值是合法的，因為賦值左邊的結構體成員已壓縮在一起，形成一組連續(xù)的位，方式與向量相同。因為壓縮結構體存儲為一組連續(xù)的位，所以對壓縮結構體執(zhí)行向量操作也是合法的，包括位選擇和部分選擇。以下兩個賦值都將分配給data_word的tag成員：

可以在向量上執(zhí)行的數(shù)學運算、邏輯運算和任何其他運算也可以在壓縮結構體上執(zhí)行。

有符號壓縮結構體。壓縮結構體可以用signed和unsigned關鍵字聲明。當在運算或關系運算中用作向量時，這些修飾符會影響整個結構體的識別方式。它們不會影響結構體成員的識別方式。結構體的每個成員都被視為有符號或無符號，這取決于該成員的類型聲明。壓縮結構體的部分選擇是無符號的，與向量的部分選擇相同。

通過端口傳遞結構體

自定義結構體可以通過模塊和接口的端口傳遞，結構體必須首先使用 typedef 定義為用戶自定義數(shù)據類型，然后才允許將模塊或接口的端口聲明為結構體類型。

非壓縮的結構體必須是自定義結構體，才能通過端口傳遞該結構體。與端口的連接必須是與端口類型完全相同的結構體。也就是說，端口和端口兩側的連接都必須從相同的typedef定義聲明。此限制僅適用于非壓縮結構體。通過模塊端口的壓縮結構體被視為向量。端口的外部連接可以是相同類型的壓縮結構體，也可以是任何類型的向量。

通過將任務或函數(shù)參數(shù)聲明為結構體類型，自定義結構體也可以作為參數(shù)傳遞給任務或函數(shù)。

當調用一個任務或函數(shù)時，如果該任務或函數(shù)有一個非壓縮的結構體作為正式參數(shù)菜單，則必須將一個完全相同類型的結構體傳遞給該任務或函數(shù)。壓縮結構體形式參數(shù)被視為向量，可以傳遞給任何類型的向量。

傳統(tǒng)的Verilog與結構體

最初的Verilog語言沒有一種方便的機制來將常見信號收集到一個組中。在傳統(tǒng)的Verilog樣式的模型中，工程師必須使用特殊的分組方法，例如命名約定，其中一組中的每個信號都以一組公共字符開始或結束。最初的Verilog語言也無法通過模塊端口或任務和函數(shù)傳遞信號集合，每個信號都必須通過單獨的端口或參數(shù)傳遞。

在原始Verilog語言中添加結構體是一種強大的RTL建模構造，反之亦然。它提供了一種更簡潔、更直觀、更可重用的復雜模型功能建模方法。包中定義的自定義結構體可以在多個模塊中重復使用，也可以在用于驗證RTL模型的驗證測試臺中重復使用。

綜合指導

非壓縮結構體和壓縮結構體都是可綜合的。綜合工具支持結構體通過模塊端口傳遞 ， 也支持作為輸入或輸出傳遞給任務和函數(shù) ， 也支持使用成員名和值的列表對結構體進行賦值。

綜合編譯器可能比壓縮結構體更好地優(yōu)化非壓縮結構體。非壓縮結構體允許軟件工具確定存儲或實現(xiàn)每個結構體成員的最佳方式，而壓縮結構體則決定如何組織每個成員。

審核編輯 ：李倩