UVM設(shè)計(jì)中的sequence啟動(dòng)方式有哪幾種呢？

本篇介紹UVM中的sequence，這是UVM中最基礎(chǔ)的部分。對于前面介紹的uvm_callback, uvm_visitor等，很少被使用到或者也只有搭建平臺的人會(huì)使用。不能認(rèn)為平臺的搭建更富有“技術(shù)含量”，用例的構(gòu)建有時(shí)候更重要。UVM提供了多種方式，常常讓使用者混淆，本篇將會(huì) “捋” 一下sequence_item，sequence，sequencer，driver的協(xié)作關(guān)系，結(jié)合設(shè)計(jì)模式中的命令模式，中介模式，橋接模式進(jìn)行介紹。

啟動(dòng)與掛載

基本理解：UVM中各個(gè)組件的相互“交流”是基于實(shí)際業(yè)務(wù)提取出的transaction(uvm_sequence_item)；uvm_sequence中的body()函數(shù)負(fù)責(zé)產(chǎn)生發(fā)送這些transaction，生命周期是body()函數(shù)的執(zhí)行期；uvm_sequencer負(fù)責(zé)調(diào)度從uvm_sequence中拿到的transaction，然后發(fā)送給driver；uvm_sequcence和transaction一樣，也是繼承于uvm_sequence_item，uvm_sequcne是transaction的有機(jī)結(jié)合，代表一種具體的業(yè)務(wù)行為，描述一種scenario 這樣更有利于在創(chuàng)建用例時(shí)的復(fù)用。同時(shí)在transaction，uvm_sequence中加入SV特有的語法特點(diǎn)，constrain約束，方便擴(kuò)展使用到不同的場景。

啟動(dòng)：這里的啟動(dòng)就是通過哪種方式調(diào)用uvm_sequence中的body()函數(shù)的意思。(body()函數(shù)被sequence的 start()函數(shù)調(diào)用，也可以理解成 start()函數(shù)的執(zhí)行）

sequence的掛載：uvm_sequence不屬于component，沒有phase概念，需要掛載在一個(gè)sequencer上，在這個(gè)sequencer的phase中被調(diào)用(default_sequence的情形)，同時(shí)uvm_sequence可以操作所掛載的sequencer的成員變量（ *比如在sequence中使用sequencer中的寄存器模型句柄；在virtual sequence中調(diào)用 virtual sequcner中的其他 sequcner 句柄 * )。

transaction的掛載：對于transaction，掛載的意思就是將transaction發(fā)送給所掛載的sequencer，sequencer再發(fā)送給連接的driver。（無論sequence還是transaction，掛載的本質(zhì)就是給uvm_sequence_item中的成員變量 m_sequencer賦值，sequence/transaction都繼承于uvm_sequence_item）

（ *啟動(dòng)，掛載在UVM英文文檔中沒有對應(yīng)關(guān)鍵詞，僅是根據(jù)實(shí)際使用總結(jié)出來的詞匯 * ）

繼承關(guān)系：

三種sequence的啟動(dòng)方式：

1. start()函數(shù)顯示調(diào)用

使用形式：

在sequence中顯示調(diào)用strat()函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是需要掛載的sequencer；第二個(gè)是parent_sequence，一般傳入this或者不傳入；第三個(gè)是優(yōu)先級；第四個(gè)call_pre_post默認(rèn)為1，則自動(dòng)執(zhí)行pre_body/ post_body()函數(shù)

執(zhí)行pre_start，body等函數(shù)。此時(shí)就完成了sequence的啟動(dòng)過程。

在start()函數(shù)中，首先調(diào)用了函數(shù)set_item_context()函數(shù)，這個(gè)函數(shù)位于sequence的父類uvm_sequence_item中，負(fù)責(zé)給成員變量m_sequencer, m_parent_sequence賦值。

如果沒有指定掛載的sequencer，則掛載到parent_sequence的sequencer上。

此處seq0顯示傳入了需要掛載的p_sqr0，則調(diào)用set_sequencer()函數(shù)完成掛載，給m_sequencer賦值。

set_sequencer()函數(shù)會(huì)調(diào)用m_set_p_sequencer()，這個(gè)函數(shù)是一個(gè)空的虛函數(shù)。如果在sequence中調(diào)用了宏uvm_declare_p_sequencer則會(huì)重寫這個(gè)函數(shù)，將成員變量p_sequencer指向sequence所掛載的sequencer上。所以使用者要保證start()函數(shù)傳入的sequencer應(yīng)該和宏 uvm_declare_p_sequencer聲明的類型一致。否則$cast轉(zhuǎn)換的時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)。

使用uvm_declare_p_sequencer后，就可以在sequence中調(diào)用掛載sequencer的成員函數(shù)和成員變量了。

2. `uvm_do()宏

**使用形式： **

UVM中提供了多個(gè)宏，uvm_do，uvm_do_with，`uvm_do_on_with等，但最終都是調(diào)用了uvm_do_on_pri_with宏。uvm_do_on_pri_with宏第一個(gè)參數(shù)可以傳入sequence，也可以傳入transaction。

uvm_do_on宏第一參數(shù)是sequence。uvm_do_on_pri_with宏中調(diào)用宏uvm_create_on。

create_item通過工廠模式創(chuàng)建sequence實(shí)例

調(diào)用set_item_context()函數(shù)，給成員變量m_sequencer, m_parent_sequence賦值，參考上節(jié)分析。此處parent_sequence默認(rèn)是this。

調(diào)用sequence的start函數(shù)，流程和上節(jié)一樣，最后調(diào)用body()函數(shù)。

通過宏的形式相比于直接調(diào)用start函數(shù)，節(jié)省了sequence的實(shí)例化和隨機(jī)化的步驟，但是對于不熟悉宏的人來說，宏封裝的內(nèi)容可能與其使用意圖偏差。

3. default_sequence方式

使用形式：

第一種：

第二種：

使用default_sequence的方式也是通過工廠模式創(chuàng)建sequence，再隱式的調(diào)用seq.start(this) 函數(shù)

【拓展】

對于sequence中的資源訪問，可以參考 UVM設(shè)計(jì)模式 (三) 靜態(tài)類、資源管理、uvm_event、uvm_*_pool、uvm_config_db、UVM_REGEX_NO_DPI 中的"sequence中的資源訪問"小節(jié)，總結(jié)了5種使用方式。

命令模式

Comand Pattern：將一個(gè)請求(命令)封裝成一個(gè)對象，從而可以用不同的請求對接收者進(jìn)行參數(shù)化，實(shí)現(xiàn)請求的發(fā)送者和接收者解耦；還可以對請求排隊(duì)，或者記錄請求日志，以及支持撤銷操作。

命令模式和前面提到的策略模式很相似，也是通過“組合 + 多態(tài)”實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)模式更關(guān)注于設(shè)計(jì)意圖，也就是應(yīng)用場景，單純地從代碼實(shí)現(xiàn)上看，有些模式確實(shí)很相似，比如命令模式和策略模式。但策略模式是不同策略具有相同的目的，不同的實(shí)現(xiàn)，相互之間可以替換，在命令模式中，是不同的命令具有不同的目的，對應(yīng)不同的邏輯處理，相互之間不可替換。

一個(gè)簡單的示例：captain是命令的發(fā)起者，soldier是命令的接收者。

start_item finish_item

上節(jié)提到使用uvm_do宏啟動(dòng)sequence，如果宏傳入的第一個(gè)參數(shù)不是uvm_sequence_base類型，就是我們的transaction, 則調(diào)用start_item, finish_item函數(shù)。

start_item()三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是傳入的transaction, 第二個(gè)是優(yōu)先級，第三個(gè)是指定該transaction發(fā)送給哪一個(gè)sequencer, transaction掛載在哪一個(gè)sequencer上。

如果之前沒有給transaction的m_sequencer賦值，此處sequcner仍未null

調(diào)用get_sequencer()函數(shù)，將transaction掛載到sequence啟動(dòng)的sequencer上。

transaction必須指定掛載的sequencer, 否者transaction無法通過sequencer發(fā)送給driver。而sequence卻不一定需要掛載到sequencer上，因?yàn)閟equence的主要目的是執(zhí)行body函數(shù)，直接在tc中調(diào)用seq.start()不指定sequencer，也可以。但是default_sequence的形式必須掛載到sequencer上。

set_item_context()函數(shù)上節(jié)已提到。wait_for_grant()等待sequencer仲裁。pre_do() hook函數(shù)。

在finish_item中，調(diào)用transaction掛載sequencer的函數(shù)send_request(), 這個(gè)函數(shù)定義在uvm_sequencer_param_base中。將transaction放入m_req_fifo容器中。

當(dāng)driver中調(diào)用**seq_item_port.get_next_item(req）**時(shí)，實(shí)際調(diào)用的是uvm_sequencer中的get_next_item函數(shù)。從m_req_fifo容器中拿到之前sequence放入的transaction。

driver中的seq_item_port.item_done(）,實(shí)際調(diào)用的是uvm_sequencer中的item_done函數(shù)。sequence通過wait_for_item_done和sequencer的item_done握手，通過成員變量m_wait_for_item_sequence/transaction_id判斷。每個(gè)sequence, sequence中的每個(gè)transaction其ID都是唯一的。

如果item_done()傳入rsp，調(diào)用put_response函數(shù)，與sequence中的get_response配合使用。

start_item/finish_item封裝函數(shù)以及sequence，sequencer，driver的握手關(guān)系如下圖：

結(jié)合命令模式，sequence作為命令的發(fā)起者，sequencer作為接收者。sequence負(fù)責(zé)發(fā)送各種transaction, 至于是哪一個(gè)sequencer接收，由transaction中的成員變量m_sequencer決定。

實(shí)現(xiàn)發(fā)送者與接收者的解耦。設(shè)計(jì)模式側(cè)重應(yīng)用場景，transaction僅僅是事務(wù)，不具備命令的實(shí)現(xiàn)行為，所以UVM的實(shí)現(xiàn)并不完全符合命令模式。

UVM中的sequencer更像一個(gè)仲裁者，一邊是driver不斷請求transaction,一邊根據(jù)priority給sequcence授權(quán)，接收sequence發(fā)送的transaction，支持lock,grab操作。同時(shí)driver，sequence之間也有聯(lián)系，driver可以response transaction給sequence。

在實(shí)際使用中，建議不要使用宏，而是通過start()函數(shù)顯示啟動(dòng)sequence, 通過start_item finish_item發(fā)送transaction。

中介者模式

Mediator Pattern：定義一個(gè)單獨(dú)的（中介）對象，來封裝一組對象之間的交互。將這組對象之間的交互委派給與中介對象操作，來避免對象之間的直接交互，使耦合松散。

如果不使用中介者模式，各個(gè)系統(tǒng)模塊，或者說各個(gè)類之間，互相依賴，就會(huì)形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)裝結(jié)構(gòu)；使用了中介者模式，系統(tǒng)就變成了結(jié)構(gòu)清晰的星形結(jié)構(gòu)。

UVM中virtual sequence就是一個(gè)典型的中介者模式的使用案列。在virtual sequence中可以統(tǒng)一調(diào)度各個(gè)sequence，負(fù)責(zé)每個(gè)sequence的同步，成員變量賦值，隨機(jī)約束等。中介者模式實(shí)現(xiàn)簡單，具體示例不在演示。

審核編輯：劉清