Systemverilog中独特的数组和队列

[导读]将Systemverilog中的数组和队列拿出来单独讲，是因为相对于其他的数据类型，数组和队列与C语言和Verilog语言的数组有着不同的特性。这些特性不仅体现在完全迥异于C语言的定义方式，也体现在其成员函数上。Systemverilog将数组分为三种，分别为静态数组、动态数组以...

将System verilog中的数组和队列拿出来单独讲，是因为相对于其他的数据类型，数组和队列与 C 语言和 Verilog 语言的数组有着不同的特性。这些特性不仅体现在完全迥异于 C 语言的定义方式，也体现在其成员函数上。

Systemverilog将数组分为三种，分别为静态数组、动态数组以及关联数组。

静态数组是指数组的大小在定义时就已经被指定，类似于 C 语言中数组的定义。Systemverilog扩展了 C 语言中数组的概念，其基于存储的有效性和访问的灵活性将静态数组又分为了压缩数组和非压缩数组。

非压缩数组和 C 语言中的数组定义相同，和 C 语言中数组的定义类似，非压缩数组被分为一维数组和二维数组。对于压缩数组，我们可以理解为字符的拼合，即用 8 个 bit 型的数据就可以将其压缩储存为一个 byte 型的数据，同样 4 个 byte 型的数据，我们也可以将其压缩存储为一个 int 型的数据。

比如我们定义一个 byte [3:0] int_data;这样的压缩数组，这个压缩数组就是将 4 个 byte 型的数据(int_data[0]、int_data[1]、int_data[2]、int_data[3])压缩为一个 int 型数据（int_data）。压缩数组的好处是：在访问压缩数组时我们可以按照压缩前的数据方式来访问，也可以按照压缩后的数据方式来访问，这两种方式都很方便。

我在实践中对于静态数组（包括压缩数组和非压缩数组）用得比较少，因为Systemverilog有更强大的数据类型。

动态数组是在仿真过程中动态分配数组大小。同样动态数组也分为压缩数组和非压缩数组。下面重点讲述非压缩数组。
动态数组的声明语法如下：

byte data_array[ ];没错，动态数组的括号中什么也不写。其在使用的过程中通过 new 函数

data_array = new [100];来分配数组空间。在用 new 函数分配数组大小时，分配多大都是可以的。对于动态数组，我在实践中用的比较多的是在 transaction 中的 unpack_bytes

和 pack_bytes 的成员函数中用的比较多。如下所示：
在前面定义一个动态数组：

byte unsigned emac_data[];//用于将接收到的 emac 帧入队在后面将 transaction 拆包成 byte 数组时，用到成员函数 pack_bytes( )。

emac_size=emac_tr.pack_bytes(emac_data)/8;//将接收到的 emac_tr 帧存到 emac_data 缓冲区中该成员函数中传入的参数只能是动态数组类型的。在这里没有用到 new 函数，因为我们不知道该 transaction 的大小是多少。但是这里有个问题，就是当emac_tr 的长度大于 2000 时，这里在仿真过程中会出错误（基于 Questasim 环境
中），初步断定原因是如果一个动态数组没有用 new 函数的话，Systemverilog会默认给其分配一个长度为 2000 的值。当传递过来的长度大于 2000 时就会报错，不过这个也只是我的猜测。

在我应用的环境中是对 emac 帧进行操作，而 emac 帧的长度最大为 1518 字节，因此没有出现上面的这个问题。

关联数组是一种通过标号来分配和访问空间的数组。在仿真过程中我们常常会用到超大规模的数组中的部分地址的数据，如果全部分配的话，将消耗巨大的内存空间。关联数组能够只分配使用到的特定地址的空间。

队列是 System verilog中最强大的数据类型之一，通过访问的不同可以将一个队列很容易地变为一个 FIFO、变为一个双口 RAM等等，总之可以实现很多在 C语言中实现起来很复杂的功能。并且在具体编程的过程中，开始用数组实现的功能，最终我都将其转化为用队列实现了。

队列是一个具有相同数据类型的、大小动态变化的数组，它类似于 C 语言的链表的结构。定义方法是：

byte queue[$];//定义一个字符型的队列队列的一个好处是其在定义时不分配空间，在具体仿真过程中随着队列长度的增加分配空间，这也类似于 C 语言中的链表。队列可以定义成各种类型，包括 uvm_sequence_item 类型的都可以。

通过成员函数才能实现对队列的访问。下面是队列常用的成员函数。

function int size();//返回队列中成员的数目。function void insert(int index,queue_type item);//插入操作function void delete(int index);//删除操作function queue_type pop_front();//弹出队列的第一个值function queue_type pop_back();//弹出队列的最后一个值function void push_front(queue_type item);//在队列头插入值function void push_back(queue_type item);//在队列尾插入值通过上面七个函数，可以很容易的对队列进行各种操作，十分方便。