硅芯思见：SystemVerilog中的packedarray和unpacked array

【注】因为在很多书籍资料中关于packed array和unpacked array有不同的翻译，有的称之为压缩数组和非压缩数组，有的称之为合并数组和非合并数组，为了避免混淆，本文不采用任何翻译名称，仅使用packed array和unpacked array。

在SystemVerilog中一般认为数组维数声明位于数组名左侧的数组为packed array，并且在使用时经常也将一维的packed array作为vector；维数位于数组名右侧的数组称之为unpacked array，当维数同时出现在数组名左右两侧时，该数组也是unpacked array。packed array和unpacked array的常见格式如下例所示：

bit [7:0] packed_array;     // packed arrayevent unpacked_array[0:7]; // unpacked array

下面我们将分别讨论学习packed array和unpacked array的异同。

1 packed array

packed array常由按位（bit-wise）类型（logic、bit、reg，etc）、线网（wire、uwire、wand、tri、triand，etc）、枚举类型和其他的packed数据结构等构成，而像byte、shortint、int、longint、integer和time等这些数据类型，因为其本身就已经包含特定的位宽信息，所以不能在这些类型和数组名之间指定维数，也就不能指定这些类型为packed array，但是这并不影响这些类型声明的变量在满足一定要求的情况下同packed array进行交互的。

packed array中数组元素在存储时是按照位连续的方式进行存放的，即其中所有元素是连续存放的，并且存放不依赖于任何EDA工具，一般情况下一维的packed array与vector类似，根据packed array的特点，其存储方式如下图示例所示。

正是因为packed array中数据存储的这个特点，所以我们在对packed array赋值时采用的是拼位操作实现的。

2 unpacked array

与packed array对于数据类型的要求不同，unpacked array就奔放很多，基本上通吃所有数据类型，数组的索引范围声明在数组名的右侧，数组的维数也可以像packed array一样指定为多维的，与packed array维数指定不同的是，unpacked array维数的指定有两种方式：一种是传统的数组声明方式，即指定索引的具体开始结束，另一种方式是采用C语言方式，即仅需要指定数组中元素的总个数（packed array不能使用这种方式进行声明）即可。除此之外，在数据存储方面，unpacked array中所有的数据元素在存储时是相互独立的，所以在对unpacked array进行赋值操作时采用的是数值列表的方式，即’{}，注意不能使用拼位方式，但是packed array赋值方式不仅可以使用拼位方式也可以使用数值列表方式。在数组元素存储时，数组中元素具体存储在几位的空间一般情况下取决于编译器，例如如果定义的unpacked array中每个元素宽度为8位，但是编译器在存储数组元素时给每个元素分配了32位空间，那么unpacked array中每个元素将仅使用32位中的8位，从而导致部分空间的浪费，下图为一个unpacked array的存储示意图。

3 多维数组

在实际使用时，除了会单独定义使用packed array和unpacked array之外，经常还会将两者组合在一起形成多维数组进行使用，特别是在声明定义一些memory模型时。下图为一个多维数组的示例，其中标明了索引时各索引号对应的索引位置。

多维数组索引的顺序如上图所示，即先从unpacked维数开始，并且unpacked的维数中按照从左到右的顺序进行索引，完成unpacked侧所有维数索引之后，再从packed侧的维数开始索引，也是按照从左到右的顺序进行索引。

4 使用场景

ü 非bit-wise类型，例如byte、int、integer、real、其他unpacked类型结构，对于这些类型建模数组使用unpacked array；

ü 构建存储类模型时，常需要一次访问一个多位元素的数组采用unpacked array；

ü bit-wise类型、所有的packed类型结构都可以采用packed array；

ü 如果需要经常访问数组中的某些位时，可以考虑构建数组时采用packed array；

更多内容请关注下面公众号！

本文纯属学习之用，欢迎指正文中不足，封面图片若有侵权，请及时沟通！