SystemVerilog（2）：function和task、变量生命周期

1、function和task

1.1 构成

function [返回值类型] [名称]（ [参数] ）;
task [名称]（ [参数] ）;

1.2 返回值

• 如果不需要返回值，那么返回值类型可以写为 void ，或者 省略不写 ；
• 如果需要返回值，需要使用关键字 return a，那么调用该 function，得到的就是 a 的值；
• task 没有返回值，但可以用 return; 来打断 task 的运行；

1.3 参数

• 参数可以为空，此时括号 ( ) 可以省略；
• 参数可以是结构体，可以在括号内进行结构体声明；
• 参数可以是数组，建议用关键字 ref 引入，以获取最佳性能；
  •  ref  端口是对变量（不能是net）的引用，它的值是该变量最后一次赋的值。 
  • 如果不希望调用函数时改变该数组的值，可以用关键字 const ref ；
• 参数可以写明变量初始值，调用时未写参数则采用该初始值；
  • 参数未写明变量初始值，调用时未写参数则编译报错；
• 参数一般会写明类型，如 int、bit，未写明则默认为 logic；
• 参数一般会写明方向，如 input、output，未写明则默认为 input ；

1.4 其他

• begin...end 不是必须的，在 SV 中可以省略；
• function 内不能有耗时语句，而 task 可以，如 @、wait、#等；
  • 因此一般来说 function 不能调用 task，除非在由 fork...join_none 语句生成的线程中调用；
  • 可以这样记：task 的开头字母 t 表示 time，因此可以有耗时语句，而 function 不行；

2、变量声明周期

在 SV 中，数据可以分为局部变量和全局变量，它们的生命周期对应为动态生命周期（automatic）和静态生命周期（static）。

• 动态生命周期（automatic）：局部变量的生命周期同其所在域共存亡。
  • 例如 function/task 中声明 automatic 使用的临时变量。
  • 如果数据变量被声明为 automatic，那么进入该进程/方法后，automatic变量会被创建，离开该进程/方法后，automatic变量会被销毁。
• 静态生命周期（static）：全局变量即伴随着程序执行开始到结束一直存在。
  • 例如module中的变量默认情况下全部为全局变量。
  • 如果数据变量不特意声明为automatic或者声明为static，那么static变量在仿真开始时会被创建，在离开进程/方法后，static变量不会被销毁，且可以被多个进程和方法所共享。

module xxx

    //动态函数auto_cnt，变量cnt默认也是动态
    function automatic int auto_cnt(input a);
        int cnt = 0;
        cnt += a;
        return cnt;
    endfunction
    
    //静态函数static_cnt，变量cnt默认也是静态
    function static int static_cnt(input a);
        int cnt = 0;
        cnt += a;
        return cnt;
    endfunction
    
    //函数default_cnt默认属于静态，变量cnt跟着默认也是静态
    function int default_cnt(input a);
        static int cnt = 0; //static可以省略
        cnt += a;
        return cnt;
    endfunction

initial begin
    $display("@1 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));
    $display("@2 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));
    $display("@3 static_cnt = %0d", static_cnt(1));
    $display("@4 static_cnt = %0d", static_cnt(1));
    $display("@5 default_cnt = %0d", default_cnt(1));
    $display("@6 default_cnt = %0d", default_cnt(1));
end

endmodule
/* 输出结果
# @1 auto_cnt = 1
# @2 auto_cnt = 1
# @3 static_cnt = 1
# @4 static_cnt = 2
# @5 default_cnt = 1
# @6 default_cnt = 2
*/

• 对于 static 变量，在声明时应该进行初始化，这只会伴随它的生命周期发生一次，不会随着被调用而被多次初始化。
• 在 module、program、interface中定义的 task/function 默认都是 static 类型，其内变量也默认为 static。
  • 这些变量可以单独声明类型，即被显式声明为 automatic 或者 static。

 

参考资料：

[1] 路科验证V2教程

[2] 绿皮书：《SystemVerilog验证 测试平台编写指南》第2版