UVM入门与进阶学习笔记4——UVM仿真的开始与结束

UVM的编译和运行顺序

下图是UVM的编译运行顺序，非常重要的知识点！

在加载硬件模型调用仿真器之前，要完成编译和建模阶段。
在开始仿真之前，分别执行硬件的always/initial语句，以及UVM的调用测试方法run_test和几个phase，分别是build、connect、end_of_elaboration和start_of_simulation。
在开始仿真后，执行run phase或对应的12个分支phase。
在仿真结束后，执行剩余的phase，分别是extract、check、report和final。

UVM仿真开始

要在仿真开始时建立验证环境，可考虑选择下面几种方式：

可通过全局函数run_test()（uvm_pkg提供）选择性指定运行哪个uvm_test，这里的test类均继承于uvm_test。指定的test类将被例化并指定为顶层的组件。run_test()函数可在合适的module/program中的initial进程块中调用。
若无任何参数传递给run_test()，那么用户可在仿真时通过传递参数+UVM_TESTNAME=<test_name>指定仿真时调用的uvm_test；即便run_test()函数在调用时已经有test名称传递，在仿真时+UVM_TESTNAME=<test_name>也可从顶层覆盖已指定的test。这种方式使仿真不用通过再次修改run_test()调用的test名称和重复编译，就可灵活选定test。
无论上面哪种方式都必须在顶层调用全局函数run_test()。
全局函数run_test()的重要性，正是从uvm_root创建一个UVM世界。

UVM世界的“诞生”

task run_test (string test_name="");uvm_root top;uvm_coreservice_t cs;cs = uvm_coreservice_t::get();top = cs.get_root();top.run_test(test_name);
endtask
uvm-1.2/base/uvm_globals.svh

UVM顶层类uvm_root继承于uvm_component，可以作为顶层结构类，也是UVM环境结构的一员，提供一些像run_test()的方法充当UVM世界中的核心角色。
在uvm_pkg中有且只有一个顶层类uvm_root所例化的对象，即uvm_top。

uvm_top充当的主要核心任务包括：

作为隐形的UVM世界顶层，任何其它的组件都在它之下，通过创建组件时指定parent来构成层次。如果parent设定为null，那么它将作为uvm_top的子组件。
phase控制：控制所有组件的phase顺序。
索引功能：通过层次名称来索引组件实例。
报告配置：通过uvm_top来全局配置报告的繁简度（verbosity）。
全局报告设备：由于uvm_top全局可以访问，因此UVM的报告配置在组件内部和组件外部（例如module和sequence）都可以访问。

通过uvm_top调用方法run_test(test_name)，uvm_top做了如下的初始化：（重点）

得到正确的test_name；
初始化objection机制；
创建uvm_test_top实例；
调用phase控制方法，安排所有组件的phase方法执行顺序；
等待所有phase执行结束，关闭phase控制进程；
报告总结和结束仿真。

UVM仿真结束

UVM-1.1之后，结束仿真的机制只有利用objection挂起机制来控制仿真结束——uvm_objection类提供一种供所有component和sequence共享的计数器，若有组件挂起objection，还应记得落下objection；参与到objection机制的组件，可各自独立挂起objection防止run phase退出，只有这些组件都落下objection后，uvm_objection共享的counter才变为0，即可以退出run phase。

uvm_objection类用来反停止的控制方法包括：

raise_objection(uvm_object obj = null, string description = " " , int count = 1)挂起objection。
drop_objection(uvm_object obj = null, string description = " " , int count = 1)落下objection。
set_drain_time(uvm_object obj = null , time drain)设置退出时间。

对这些方法在实际应用中的建议：

对于component()，用户可在run_phase()中使用。phase.raise_objection()/phase.drop_objection()控制run phase退出。
用户最好为description字符串参数提供说明，这有利于后期的调试。
应使用默认count值。
对于uvm_top或uvm_test_top应尽可能少地使用set_drain_time()。

class test1 extends uvm_test;
`uvm_component_utils(test1)
function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);
endfunction
task run_phase(uvm_phase phase);phase.raise_objection(this); //在run_phase中进行objection机制的使用`uvm_info("run_phase", "entered ..", UVM_LOW)#1us;`uvm_info("run_phase", "exited ..", UVM_LOW)phase.drop_objection(this);
endtask
endclass
initial beginrun_test("test1");
end
endmodule
输出结果
UVM_INFO @ 0: reporter [RNTST] Running test test1...
UVM_INFO @ 0: uvm_test_top [run_phase] entered ..
UVM_INFO @ 1000000: uvm_test_top [run_phase] exited ..
UVM_INFO @ 1000000: reporter [TEST_DONE] 'run' phase is ready to proceed to the 'extract' phase
UVM_INFO @ 1000000: reporter [UVM/REPORT/CATCHER]

uvm_pkg::uvm_test_done实例会在test1的run_phase()执行完毕之后，才会退出run_phase，这得益于test1::run_phase()中在仿真一开始就挂起objection。
执行完毕才落下objection。这时uvm_pkg::uvm_test_done认为run_phase已经可以退出，进而转向extract_phase。
直到退出所有phase之后，UVM进入报告总结阶段。

如果没有第一时间挂起objection：

class test1 extends uvm_test;
`uvm_component_utils(test1)
function new(string name, uvm_component parent);super.new(name, parent);
endfunction
task run_phase(uvm_phase phase);#1ps;  //NOTICEphase.raise_objection(this);`uvm_info("run_phase", "entered ..", UVM_LOW)#1us;`uvm_info("run_phase", "exited ..", UVM_LOW)phase.drop_objection(this);
endtask
endclass
initial beginrun_test("test1");
end
endmodule
输出结果
UVM_INFO @ 0: reporter [RNTST] Running test test1...
UVM_INFO @ 0: reporter [UVM/REPORT/CATCHER]

看起来挂起objection()已经晚了，因为run phase立即退出了。这是因为在挂起objection之前还需运行1ps，而处于fork_join_none后的run_phase任务在0时刻被调用后，run_phase退出机制在0时刻发现没有挂起objection，因此终止所有run_phase()任务，继而转入extract phase。
所以，如果要在component中挂起objection，建议在一进入run_phase()后就挂起，保证objection counter及时被增加。
另外需要用户习惯在sequence中挂起objection，由于sequence是uvm_object类，因此它只有body()方法而没有run_phase()方法。
所以在sequence中使用objection机制，可以在body()中的首尾部分挂起和落下objection。

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