第三章：过程语句和子程序

SystemVerilog在任务和函数方面做了很多的改进，使其更加接近于C语言，从而使代码的编写变得更加容易，尤其是在处理参数传递上面。

3.1 过程语句

SystemVerilog从C和C++中引用了很多操作符和语句。下面就来简单介绍几点。

• for循环，在for循环中定义循环变量，它的作用范围仅限于循环内部，从而有助于避免一些代码漏洞。for (int i=0; i<10;i++)

• 自动递增符/自动递减符，++/--

• 标识符，可以在begin或fork语句中使用标识符，那么在相对应的end或join语句中放置相同的标号。同样，你也可以将标识符放在endmodule、endtask、endfunction等语句中。

      initial
         begin:example
          ......
        end:example
  

• 循环功能，相比于Verilog，循环功能增加了continue，用于在循环中跳过本轮循环剩下的语句而直接进入下一轮；增加了break，用于终止并跳出循环。

3.2 任务、函数以及void函数

在Verilog中，任务task和函数function之间有着明显的区别，其中task可以消耗时间而函数不能。SystemVerilog允许函数调用任务，但只能在由fork...join_none语句生成的线程中调用。
如果有一个不消耗时间的SystemVerilog任务，你应该把它定义成void函数，这种函数没有返回值。

      function void print_state(........);
         ......
     endfunction

3.3 在子程序中去掉begin...end

在SystemVerilog中，begin...end变成可选项了，因为task...endtask和function...endfunction这些关键词已经足以定义这些子程序的边界了。

3.4 子程序参数

SystemVerilog对子程序的很多改进使参数的声明变得更加方便，同时也扩展了参数的传递方式。

3.4.1 C语言风格的子程序参数

在Verilog中，对一些参数要进行两次声明，一次是方向声明，一次是类型声明。

       task my_task;
          output [31:0] x;
          reg   [31:0] x;
          input    y;
        ......
       endtask

在SystemVerilog中，可以采用简明的C语言风格，将类型和方向合并，并且在开始进行声明，注意必须使用通用的数据类型logic。

         task my_task(output logic[31:0] x,
                          input logic y);
                    ......
        endtask

3.4.2 参数方向

子程序的参数的缺省值的类型和方向是logic输入。

3.4.3 高级的参数设置

Verilog对参数的处理方式很简单：在子程序的开头把input/inout的值复制给本地变量，在子程序退出时则复制output/inout的值。
在SystemVerilog中，参数的传递方式可以指定为引用而不是复制。采用ref参数类型可以将数组传递给子程序。

        function void print_check(const ref bit[31:0] a[]);
                 bit [31:0] checksum=0;
                 for(int i=0; i<a.size();i++)
                      check=a[i];
           endfunction

• ref参数只能被用于带自动存储的子程序中。如果你对程序或模块指明了automatic属性，则整个子程序内部都是自动存储的。
• const修饰符决定了子程序不能修改数组的值。
• 任务里可以修改变量而且修改结果对调用它的函数随时可见。

3.4.4参数的缺省值

在SystemVerilog中，可以为参数指定一个缺省值，如果在调用时不指明参数，则使用缺省值。

        function void print_check(ref bit[31:0] a[],
                                            input bit[31:0] low=0,
                                            input int high =-1);
          bit[31:0] check=0;
          if (high=-1||high>a.size())
                 high=a.size()-1;
              for(int i=0;i<=high;i++)
                 check+=a[i];
           endfunction

在函数调用的时候，有如下几种方式：

       print_check(a);//a[0:size()-1]
       print_check(a,2,4);//a[2:4]
       print_check(a,,1);//a[0:1]
       print_check(a,2);//a[2:size()-1]

3.4.5 采用名字进行参数传递

类似于模块的端口，可以通过采用类似port的语法指定子程序参数名字的方式来指定一个子集。

         task many(input int a=1,b=2,c=3,d=4);
            .......
         endtask

函数调用的形式：

       many(6,7,8,9);
       many();//采用1,2,3,4
       many(.c(5));//1,2,5,4
       many(,6,.d(8));//1,6,3,8

3.3.6 常见的代码错误

在缺省的情况下，参数的类型是与其前一个参数相同的，而第一个参数的缺省类型是单比特输入。

• task sticky(int a,b);//a、b为两个整型的输入。
• task sticky(ref int array[50],int a,b);//默认a、b的方向为ref
• tasksticky(ref int array[50],input int a, b);//a、b为整型输入

3.5子程序的返回

• 返回（return）语句
  SystemVerilog增加了return语句，使得子程序的流程控制变得更加方便，执行到return，则可以直接返回而不执行其下面的代码。

• 从函数中返回一个数组
  SystemVerilog中，函数可以采用多种方式返回一个数组。
  （1）定义一个数组类型，然后在函数的声明中使用该类型。

       typedef  int fixed_array5[5];
            fixed_array5  f5;
  
       function fixed_array5 init(int start);
           foreach(init[i])
                init[i]=i+start;
         endfunction
  
      initial 
      begin
        f5=init(5);
       foreach(f5[i])
      end
  

（2）通过引用来进行数组参数的传递。最简单的办法是以ref参数的形式将数组传递到函数里。显然，这种方法是最好理解的一种形式。

        function void init(ref int f[5], input int start);
            foreach(f[i])
                 f[i]=i+start;
         endfunction

       int fa[5];
         initial
          begin
            init(fa,5);
            foreach(fa[i])
         end

3.6局部数据存储

对 注入于一个硬件工程师来说，Verilog语言中所有描述的对象都是静态的，特别是对于子程序参数和局部变量是被存放在固定位置上，而不是像其他编程语言那样存放在堆栈区内。对于递归子程序一类的动态代码没有对应的芯片实现方式，但是在验证过程中，这些动态的中间结果又有着重要的影响，那么我们又该如何对其进行建模呢？

3.6.1自动存储

在Verilog中，如果你试图在测试程序里的多个地方调用同一个任务，由于任务里的局部变量会使用共享的静态存储区域，所以不同的线程之间会串用这些局部变量。这时候，可以指定任务、函数、模块使用自动存储，从而迫使堆栈区存储局部变量。
SystemVerilog中，模块（module）和program块中的子程序缺省情况下仍然使用静态存储，如果使用自动存储，则必须在程序语句中加入automatic关键词。这样的话，每次调用都使用不同的存储空间
program automatic test

3.6.2变量的初始化

我们希望在仿真进行了一段时间，再进行下面的操作。给出两个例子，让大家体会一下变量的初始化。

    logic[7:0] local_addr=addr<<2;

对于静态变量，仿真一开始它就会有了初始值。可以将其修改为自动存储。

     logic[7:0] local_addr;
     local_addr=addr<<2;

将声明和初始化分开，这样就可以满足题目要求。

3.7时间值

• 描述时间单位和精度
  （1）方式一，`timescale
  （2）方式二，timeunit和timeprecision

• 时间参数
  a.$timeformat(时间标度（-9代表ns，-12代表ps），小数点后的数据精度，时间值之后的后缀字符，显示数值的最小宽度)
  $timeformat(-9,3,"ns",8)//1.000ns
  b.$time
  根据模块的时间精度要求进行舍入的整数
  c.$realtime
  是一个带小数部分的完整实数。

    `timescale 1ps/1ps
      module ps;
        initial 
         begin
          real rdelay=800fs;    //   0.8ps
          time tdelay=800fs;   //1ps
          #rdelay                    //1ps，在作延时时，去时间精度1ps
         #tdelay                     //1ps
        end