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日常记录（16）SystemVerilog

雪夜

发布： 2025-06-25 12:04:01

原创

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巴科斯-诺尔范式（bnf）是一种元语言，用于描述和定义编程语言的语法规则。以下是对bnf及其在systemverilog中的应用的详细说明：

巴科斯-诺尔范式（BNF）概述

BNF是一种元语言，用于描述语言的语法结构。它由一系列规则或“产生式”组成，每个产生式定义了语言中的一个结构。

产生式（Production）：由一个或多个项目组成，项目可以是终端或非终端。
终端（Terminal）：语法中不可再分解的基本元素。
非终端（Nonterminal）：语法中需要进一步分解的元素。
产生式列表（Production List）：多个项目按顺序排列，使用 | 符号表示选择。

BNF在SystemVerilog中的应用

在SystemVerilog中，BNF用于定义randsequence语法，这是一种用于生成随机序列的语法结构。

randsequence语法：由一个或多个产生式组成，每个产生式包含一个名称和一个产生式项目列表。
产生式项目：分为终端和非终端。非终端由终端和其他非终端定义，最终分解为终端。
终端：不可分割的项目，定义在其相关代码块中。
产生式列表：一系列按顺序排列的项目，使用 | 符号表示选择，生成器会随机选择其中一个。

示例

例如，一个名为main的产生式可以定义为：

main ::= first second done
first ::= add | dec
second ::= pop | push

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当选择main时，生成的序列为first、second和done。
first产生式在add和dec之间随机选择。
second产生式在pop和push之间随机选择。
其他产生式如add、dec、pop、push和done都是终端，由其代码块定义。

执行和结果

当执行randsequence语句时，生成器根据语法规则生成随机序列。每个产生式的执行会产生相应的代码块副作用，从而生成所需的刺激。

额外功能

SystemVerilog中的序列生成器还支持随机权重、交错和其他控制机制。递归产生式可以导致循环。

参考资料

IEEE Std 1800-2017 SystemVerilog标准，第545-546页
克里斯，SystemVerilog验证测试平台编写指南，第169页

其他相关概念

函数（function）：在SystemVerilog中，函数不消耗仿真时间，不能有时间延迟、阻塞语句、事件或调用task。
任务（task）：可以消耗仿真时间。
unique和priority关键字：用于if、case、casez、casex语句前，确保条件唯一性或优先级。
rand和randc：用于随机数生成，其中randc确保每个值只生成一次。

代码示例

以下是使用randc的代码示例：

module test;
    parameter N = 10;
    rand bit[N-1:0] randc_var;
    bit[N-1:0] gen_done[$];

    function automatic bit[N-1:0] get_randc();
        bit succ = 0;
        while(!succ) begin
            succ = std::randomize(randc_var) with { unique {randc_var,gen_done};};
        end
        gen_done.push_back(randc_var);
        if(gen_done.size() == 2**N) begin
            gen_done.delete();
        end
        return randc_var;
    endfunction

    initial begin
        for (int i=0; i<100; i++) begin
            $display("Randc value: %0d", get_randc());
        end
    end
endmodule

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