【IC验证】systemverilog_线程的控制、同步与通信

原地打转的瑞哥

990人浏览 · 2025-07-02 11:08:51

原地打转的瑞哥 · 2025-07-02 11:08:51 发布

一.线程

1.定义

独立运行的程序。

2.特性

（1）每个always过程块和initial过程块都是相互独立的线程；
（2）每个线程呈现树状结构，父线程可以开辟多个子线程；
例子：

fork
	begin
		$display("Block one\n");
		# 20;
	end 
	begin
		$display("Block two\n");
		@eventA;
	end
join

解释：fork join内部包含两个并行运行的begin end块，即fork join内部包含两个线程；

（3）线程可以持续运行（如always过程块），也可以提前结束（如initial过程块）；

3.分类

（1）串行线程
语法：begin end
特点：串行执行
（2）并行线程
语法：fork join， fork join_any， fork join_none
特点：并行执行

二.并行线程

（1）详述

链接: link

（2）例子：线程树

代码：

module tb;
    task automatic exec(int id,int t);
        $display("%0t exec[%0d] entered",$time,id);
        #(t*1ns);
        $display("%0t exec[%0d] exited",$time,id);
    endtask 
    initial begin:proc1
        exec(1,25);
    end
    initial begin:proc2
        fork 
            exec(2,10);
            exec(3,20);
        join_any
        fork 
            exec(4,30);
            exec(5,40);
        join_none

    end
endmodule

线程示意图：
在这里插入图片描述
结果：

三.线程的结束

（1）wait fork
（2）disable fork
待补充

四.线程的控制(时序控制)

（1）简介

sysytemverilog可以通过使用事件触发、延时和等待实现时序控制；

（2）具体方法

（a）事件触发

语法：

@(触发事件) 执行代码;

例子：

@(data1)  out = in;
@(posedge clk) out = in;

（b）延时

语法：

#(延迟时间) 执行代码;

例子：

#10 out = in;

（c）等待

语法：

wait(条件) 执行代码;

例子：

wait(data.size>0) out = in;

注意：
等待也可以通过事件触发的形式实现；

五.线程的同步与通信

1.概述

目的：线程之间需要进行同步和交换数据；

2.事件

（1）概述

定义：
事件就是一个信号标志，多个线程可以等待这个信号，当信号被触发，等待这个时间的线程就可以继续执行。
作用：
协调并行线程的操作顺序，保证某些线程在其他操作完成后才开始执行。

（2）语法

//定义
event 事件名；
//触发事件
-> 事件名；
//等待事件触发
@事件名;
wait(事件名.triggered);

（3）注意

（a）event声明的是句柄（地址）；
（b）事件触发是一个瞬时脉冲；
（c）@和wait
因为事件触发是一个脉冲信号，所以等待边沿触发**@和等待电平触发wait**是等效的；

（4）例子

(a)event实现的例子
代码：

module tb1;
    
    task automatic wait_event(event e,input string name);
        $display("@%0t Start waiting event %s",$time,name);
        @e;
        //wait(e.triggered);
        $display("@%0t Finish waiting event %s",$time,name);
    endtask
    
    event e1,e2,e3;
    initial begin
        fork 
            wait_event(e1,"e1");
            wait_event(e2,"e2");
            wait_event(e3,"e3");
        join
    end
    initial begin
        fork
            begin #10 ->e1; end
            begin #20 ->e2; end
            begin #30 ->e3; end
        join
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
(b)@(事件名)和wait(事件名)的相同
i 情况一：在不同时刻，先等待事件，后触发事件，事件均能被捕捉到；
代码：

module tb3;
    event e1,e2;
    initial begin
        #5;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e1");
        @(e1);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        #5;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e2");
        wait(e2);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e2");
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e1");
        -> e1;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e2");
        -> e2;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e2");
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
说明：
事件均在第5个时间单位开始等待触发，而事件均在第10个时间单位进行触发，事件均被捕捉到；
ii 情况二：在不同时刻，先触发事件，后等待事件，事件均不能被捕捉到；

module tb3;
    event e1,e2;
    initial begin
        #5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e1");
        -> e1;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        #5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e2");
        -> e2;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e2");
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e1");
        @(e1);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e2");
        wait(e2);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e2");
    end

endmodule

结果：
在这里插入图片描述
说明：
事件均在第5个时间单位进行触发，而事件均在第10个时间单位才开始等待，事件均未被捕捉到；
iii 情况三：在同一时刻，先等待事件，后触发事件，事件均能被捕捉到；
代码：

module tb3;
    event e1,e2;
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e1");
        @(e1);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e2");
        wait(e2);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e2");
    end
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e1");
        -> e1;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e2");
        -> e2;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e2");
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
说明：
事件均在第0个时间单位等待触发和进行触发，且等待触发过程块在进行触发过程块之前，事件均被捕捉到；
iv 情况四：在同一时刻，先触发事件，后等待事件，事件均未被捕捉到；
代码：

module tb3;
    event e1,e2;
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e1");
        -> e1;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e2");
        -> e2;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e2");
    end
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e1");
        @(e1);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e2");
        wait(e2);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e2");
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
说明：
事件均在第0个时间单位等待触发和进行触发，且进行触发过程块在等待触发过程块之前，事件均未被捕捉到；

（c）@(事件名)和wait(事件名.triggered)的不同
上述情况四(在同一时刻，先触发事件，后等待事件),wait(事件名.triggered)能够捕捉到事件；
代码：

module tb3;
    event e1,e2;
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e1");
        -> e1;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#5;
        $display("@%t:Start trig event %s",$time,"e2");
        -> e2;
        $display("@%t:Finish trig event %s",$time,"e2");
    end
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e1");
        @(e1);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e1");
    end
    initial begin
        //#10;
        $display("@%t:Start waititng event %s",$time,"e2");
        wait(e2.triggered);
        $display("@%t:Finish waiting event %s",$time,"e2");
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
说明：
事件均在第0个时间单位等待触发和进行触发，且进行触发过程块在等待触发过程块之前，wait(事件名.triggered)能捕捉到事件；

3.旗语（semaphore）

（1）作用

实现对共享资源的访问控制；

（2）说明

通俗举例：
一个资源必须通过钥匙才能访问，这个资源配了多把钥匙（比如3把,旗语名.new(3)），只要有其中的任意2把（也可以设置为其他值）就可以访问;

第一个人先拿走了两把钥匙(旗语名.get(2))对该资源进行访问，而第二个人也想访问该资源就请求获取两把钥匙(旗语名.get(2)),此时只剩下了一把闲余钥匙，所以他就需要一直等待第一个人至少归还1把钥匙（旗语名.put(1)）以后才能访问该资资源;

但是当第二个人请求获取两把钥匙，可是闲余钥匙数小于需求数，此时不希望第二个人一直等着（这个人可以去干别的事），所以他可以通过使用旗语名.try_get(钥匙数)，该方法会有一个返回值告诉这个人是否成功取到钥匙（取到返回1，没有取到返回0）；

（3）语法

//声明
semaphore 旗语名；
//实例化
旗语名 = new(钥匙数(默认值为0));
//阻塞式获取钥匙
旗语名.get(获取钥匙数(默认值为1));
//非阻塞获取钥匙
旗语名.try_get(获取钥匙数(默认值为1));
//放入钥匙
旗语名.put(放入钥匙数(默认值为1));

（4）例子

（a）旗语的基本操作
代码：

module tb4;
    semaphore sem;
    initial begin
        sem = new(3);
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@time:%0t:A start  get key",$time);
        sem.get(2);
        $display("@time:%0t:A finish get key",$time);
        #20;
        $display("@time:%0t:A start put key",$time);
        sem.put(2);
        $display("@time:%0t:A finish put key",$time);
    end
    initial begin
        #20;
        $display("@time:%0t:B start get key",$time);
        sem.get(2);
        $display("@time:%0t:B finidh get key",$time);
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述
（b）try_get
代码：

module tb5;
    semaphore sem;
    initial begin
        sem = new(3);
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@time:%0t: start get key",$time);
        if(sem.try_get(4))
            $display("@time:%0t:Success get key",$time);
        else 
            $display("@time:%0t:Fialed get key",$time);
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述

（5）注意

（a）取钥匙可以请求取任意把数(get/try_get)，只是取得过多很容易取失败；
（b）放入钥匙可以放入任意把钥匙，甚至可以超过取的把数，也可以超过最开始该资源配备的把数；
（c）旗语声明的也是句柄；

4.信箱

（1）作用

实现线程间的通信，相当于一个fifo队列；

（2）语法

//声明
mailbox 信箱名; 					//不限定成员变量类型
mailbox #(成员变量类型) 信箱名;	//限定成员变量类型
//实例化
信箱名 = new(信箱大小（默认值为0，默认值表示不限定信箱大小）);
//阻塞式写入、取出、读出数据
信箱名.put(写入数据);
信箱名.get(取出数据保存变量名);
信箱名.peek(读出数据保存变量名);
//非阻塞式写入、取出、读出数据
信箱名.try_put(写入数据);			//有返回值,操作成功为1,操作失败为0
信箱名.try_get(取出数据保存变量名);	//有返回值,操作成功为1,操作失败为0
信箱名.try_peek(读出数据保存变量名);	//有返回值,操作成功为1,操作失败为0
//获取信箱内数据个数
信箱名.num(写入数据);

（3）例子

代码：

module tb6;
    mailbox #(int) mai;
    int put_data;
    int data_peek;
    int data_get;
    initial begin
        mai = new(10);
        repeat(10)begin
            put_data = $random();
            mai.put(put_data);
            $display("@time:%0t put data is %0d",$time,put_data);
        end
    end
    initial begin
        #5;
        repeat(3)begin
            mai.peek(data_peek);
            $display("@time:%0t peek data is %0d",$time,data_peek);
        end
    end
    initial begin
        #10;
        repeat(5)begin
            mai.get(data_get);
            $display("@time:%0t get data is %0d",$time,data_get);
        end
    end
    initial begin
        #10;
        $display("@time:%0t data num is %0d",$time,mai.num());
    end
endmodule

结果：
在这里插入图片描述

（4）注意

信箱声明的也是句柄。

天工造物局

北京人形旗下天工造物具身智能开源社区，聚焦具身天工与慧思开物两大平台

更多推荐

deck.gl TripsLayer 出租车轨迹动画示例实战：从示例运行到着色器原理

TripsLayer 是 deck.gl 中用于渲染**随时间流动的轨迹动画**（如出租车行程、物流路径、迁徙路线）的核心图层。本文以仓库中的最小独立示例 [examples/website/trips](https://link.gitcode.com/i/1442af8f442f4cff39ff546e050fceb5) 为骨架，带你完成从安装依赖、启动应用、理解曼哈顿出租车数据格式，到深入

天工造物局

Foundry Anvil 中 eth_simulateV1 的 Blob 交易与 Blob Gas 字段规范化：原理、实现与测试验证

本篇技术指南以 [anvil-simulate-blob-transactions.md](https://link.gitcode.com/i/3d2ebe227262de169335eb290af80da8) 这条 changelog 条目为起点，深入剖析 Foundry Anvil 对 `eth_simulateV1` RPC 返回结果中 blob（EIP-4844）交易与 blob gas

天工造物局

LMCache CLI 实战：用 `lmcache kvcache clear` 管理运行中服务的 KV Cache 状态

本文是一份针对 LMCache 官方 CLI 命令 `lmcache kvcache` 的完整技术指南。该命令用于在**运行中的 LMCache 服务（MP HTTP server）**上管理 KV cache 状态，当前提供 `clear` 子命令，用于清空 L1（CPU 内存）层中缓存的全部 KV 数据。读完本文，你将掌握该命令的完整参数体系、退出码语义、终端/JSON/静默三种输出模式，并能

天工造物局

所有评论(0)

查看更多评论

原地打转的瑞哥

@weixin_47730622

已为社区贡献11条内容

【IC验证】systemverilog_线程的控制、同步与通信

原地打转的瑞哥

systemverilog_线程的控制、同步与通信

一.线程

1.定义

2.特性

3.分类

二.并行线程

（1）详述

（2）例子：线程树

三.线程的结束

四.线程的控制(时序控制)

（1）简介

（2）具体方法

（a） 事件触发

（b） 延时

（c） 等待

五.线程的同步与通信

1.概述

2.事件

（1）概述

（2）语法

（3）注意

（4）例子

3.旗语（semaphore）

（1）作用

（2）说明

（3）语法

（4）例子

（5）注意

4.信箱

（1）作用

（2）语法

（3）例子

（4）注意

所有评论(0)

温馨提示：您尚未绑定手机号

原地打转的瑞哥

（a）事件触发

（b）延时

（c）等待