IC验证学霸笔记4——UVM-- 核心基类

1 核心基类

UVM_object

UVM世界中的类最初都是由一个uvm_void根类继承过来的，但实际上该类没有实际的成员变量和方法。uvm_void只是一个虚类（virtual class），里边的内容等待继承于它的子类去开垦，在继承与uvm_void的子类中，有两类，一类为uvm_object，另外一类为uvm_port_base。在类库地图中，除了事务接口类继承于uvm_port_base，其他的所有类都是从uvm_object类中一步步继承过来的。

从uvm_object提供的方法和相关的宏操作来看，它的核心方法主要提供与数据操作相关的主要事务：
copy、 clone、 compare、 print、pack/unpack

域的自动化

UVM通过域的自动化，使得用户在注册UVM类的同时也可以声明今后会参与到对象拷贝、克隆、打印等操作的成员变量。

域的自动化解放了verifier的双手，这使得在使用uvm_object提供的一些预定义方法时，非常便捷，而无需再实现自定义方法。在了解了域的自动化常用的宏之后，用户需要考虑哪些成员变量、在注册UVM类( uvm_{component, object}_utils)的时候，也一并将它们归置到对应的域列表中，以便为稍后的域方法提供可以自动实现的基础。

从这个域的自动化宏的例子来看，在注册box的同时，也声明了将来会参与到 uvm_object数据操作的成员变量;

凡是声明了的成员变量，都将在数据操作时自动参与进来。

如果有一些数据没有通过域的自动化来声明的话，它们也将不会自动参与到数据的拷贝、打印等操作，除非用户自己去定义这些数据操作方法。

按照域的类型，将在域自动化自动化是声明的宏进行分类，如下：

这些用于域的自动化的宏声明应在 uvm_object 或 uvm_ component 注册时发生，即在`uvm_object_utils_begin 和uvm_object_ utils_end 之间，或者在'uvm_ component_ utils_ begin 和 uvm_ component_ utils _ end 之间声明要自动化的域。在声明自动化的域时，除了要注意运用正确的宏来匹配域的成员类型 (ARG), 还应声明这些域在将来参与的数据操作 (FLAG), 这一声明由下表枚举类型来表示。

建议初学者只需要默认采取UVM_ALL_ON或者 UVM_DEFAULT, 即将所有的数据操仵方法都打开。

拷贝（copy）

• 在UVM的数据操作中，需要对copy和clone加以区分。前者默认已经创建好了对象，只需要对数据进行拷贝；后者则会自动创建对象并对source object进行数据拷贝，再返回target object句柄。
• 无论是copy或者clone, 都需要对数据进行复制。
• 在进行copy时，默认进行的是深拷贝(deep copy) , 即会执行copy()和do_copy()。
代码案例：

输出结果：

新添加了一个类ball, 并且在box中例化了一个ball的对象。在拷贝过称中， box的其它成员都正常拷贝了，但对于box::b的拷贝则通过了ball的深拷贝方式进行。

• 即先执行自动拷贝copy(), 来拷贝允许拷贝的域，由于ball::color不允许拷贝，所以只拷贝了ball::diameter。
• 接下来，再执行do_copy()函数，这个函数是需要用户定义的回调函数(callback function) , 即在copy()执行完后会执行do_copy()。
• 如果用户没有定义该函数，那么则不会执行额外的数据操作。
• 从ball::do_copy()函数可以看到，如果被拷贝对象的diameter小于20, 那么则将自身的diameter设置为20。囚此，最后对象b2.b的成员与b1.b的成员数值不同。

比较（compare）

function bit compare (uvm_object rhs, uvm_comparer comparer =null);

• 默认情况下，如果不对比较的情况作出额外配置，用户可以在调用compare()方法时，省略第二项参数，即采用默认的比较配置。
• 比较方法经常会在两个数据类中进行。例如从generator产生的一个transaction (数据类），和在设计输出上捕捉的transaction（数据类），如果它们为同一种类型，除了可以自定义数据比较之外，也可以直接使用uvm_object::compare()函数来实现数据比较和消息打印。

在上面的两个对象比较中，会将每一个自动化的域进行比较，所以在执行compare()函数时，内置的比较方***将比较错误输出。• 从结果来看，比较发生了错误，返回0值。那么，b1.color和b2.color虽然不相同，却没有比较错误的信息。
• 原因在于，默认的比较器，即uvm_package::uvm_default_comparer最大输出的错误比较信息是1, 也就是说当比较错误发生时，不会再进行后续的比较。
• 实际上，在uvm_object使用到的方法compare()、print()和pack(), 如果没有指定数据操作配置对象作为参数时，会使用在uvm_pkg 中例化的全局数据操作配置成员。

全局对象

在uvm_pkg中例化了不少全局对象，在本节中我们会使用到的全局配置对象包括有uvm_default_comparer, uvm_default_printer和uvm_default_packer。
如果用户不想使用默认的比较配置，而是想自己对比较进行设定，可以考虑创建一个uvm_comparer对象，或者修改全局的uvm_comparer对象。
下表为uvm_pkg全局对象：

打印（print）

• 打印方认是核心基类提供的另外才中便于“开发和调试的功能“；
• 通过field automation, 使得声明之后的各个成员域会在调用 uvm_object::print()函数时自动打印出来。
• 相比于在仿真中设置断点、逐从调试，打印是另外一种调试方法，它的好处在于可以让仿真继续进行，会在最终回顾执行过程中，从全局理解执行的轨迹和逻辑。

• 只要在field automation中声明过的域，在稍后的print()函数执行时，都将打印出它们的类型、大小和数值。如果用户不对打印的格式做出修改，那么在打印时，UVM会按照uvm_default_pri nter规定的格式来打印。
• uvm_pkg所包含的用于打印的全局对象，它们分别是：

uvm_default_tree_printer: 可以将对象按照树状结构打印”；

uvm_default_line_printer : 可以将对象数据打印到一行上；

uvm_default_table_printer : 可以将对象按照表格的方式打印；

uvm_default_printer : UVM坏境默认的打印设置，该句柄默认指向了 uvm_default_table_printer

• 通过给全局打印机uvm_default_printe赋予不同的打印机句柄，就可以在调用行何uvm_object的print()方法时，得到不同的打印格式。
• 如果用户需要自定义一些打印属性，可以自己创建一个打印机，进而通过修改其属件uvm_printer:: knobs中的成员，来定制打印格式。

打包和解包（pack/unpack）

function int pack (ref bit bitstream[ ], input uvm_packer packer=null);

function int unpack (ref bit bitstream[ ], input uvm_packer packer=null);

• pack足为了将自动化声明后的域（标量）打包为比特流（bit stream)。即将各个散乱的数据，整理到bit数据串中，类似于 struct packed的整理方式，但又能充分利用数据空间，也更容易与硬件之间进行数据传递和比对。

• unpack与pack相反，即将串行数据解包变为原有的各自域。该操作适用于从硬件一侧接收串行数据，进行校验后，还原为软件一侧对象中各自对应的成员变量。

• pack与unpack在通常的UVM环境中使用较少，但是当与外界环境，例如System(发生大规模数据传递，该方法是首选，因为可以通过简单数据流实现精确的数据传输，另外，在UVM与FPGA emulator之间进行数据交换时，该方法也由于简便得到了青眯。

输出结果：

• b1将声明过的域通过pack()进行打包，打包好的数据存入到一个比特数组packed_bits,这个数组存放着所有经过field automation 的域值。
• 接下来b2又从packed_bits中解包，将数据存入到自己的各个域中。
• 这种操作即完成了大型标量数据的整形串发，主要面向SV与硬件和其它语言接口直接的精确通信。
• 在pack()和unpack()的参数中，有一个是可以缺省的参数即 uvm_packer, 如果用户不做特别指定，那么打包和解包的uvm_packer将会使用uvm_pkg中例化的全局对象uvm_default_packer。
• 此外，用户如果需要自行打包，例如规定将b1.volume打包成多少长度的比特数组，来匹配硬件信号的位宽，则需要自己定义do_pack( )回调函数。

以下案例涵盖本小结的重点内容：