sv-W8随机约束

约束表达式的求解是由SV的约束求解器(constraint solver)完成的 求解器能够选择满足约束的值,这个值是由SV的PRNG伪随机数发生器从一个初始值seed产生。只要改变种子的值,就可以改变C...

随机约束

• 概述
  • 设计变大，产生完整激励变得困难；定向激励无法满足要求；模块之间复杂度增加
  • 随机约束测试
    • 产生意想不到的测试向量，通过回归测试、替换随机种子的方式来提高单位测试用例的覆盖率收集效率
  • 随机测试使得环境复杂度增加、更易集成复用
• 随机约束
  • 产生一个随机数
    • 利用系统函数
      • 独立随机数
      • std::andomize()
      • $urandom()
        • 32位无符号随机数
      • $urandom_range(maxval,minval=0)
        • 产生max和min之间的数
  • 随机约束
    • “约束”
    • “载体”：类
    • 随机变量
      • 任何类中的整形（bit/byte/int)变量
      • 定长数组、动态数组、关联数组和队列
        • 动态数组和队列的长度需要加以约束
      • 非组合型成员
      • rand、randc类型
      • 非组合型结构体
      • 句柄
        • 该句柄指向对象中的随机变量也会被一并随机
      • rand类型
      • 带有随机变量的实例
        • 简单类
          • class packet rand bit [31:0] src ,dst data[4]; rand bit [7:0] kind; constraint cstr { src > 10; src < 15 } function void print(); $display("src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p", src, dst , kind, data) endfunction endclass module tb; pcaket p; ;//声明句柄 initial begin p = new();//例化 $display("before randomize"); p.print(); p.randomize();//随机化 $display("after randomize"); p.print(); end endmodule
        • 结构体
          • tybedef struct{ rand bit [31:0] src; rand bit [31:0] dst; rand bit [31:0] data[4]; rand bit [7:0] kind; }packet_t module tb2; //rand packet_t pkt;模块里不能用rand packet_t pkt; initial begin //pkt.randomize(); 调用函数方式为类的，结构体不可以这么用 $display("before randomize packet struct ::src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p", pkt.src, pkt.dst , pkt.kind, pkt.data) //in-line/dynamic/temporary constraint std::randomize(pkt) with {pkt.src > 10 ;pkt.src <15}; $display("after randomize packet struct ::src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p",pkt.src, pkt.dst , pkt.kind, pkt.data) end endmodule
        • 类调用结构体
          • class packet2; rand packet_t pkt; function void print(); $display("src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p", src, dst , kind, data) endfunction endclass module tb4; pcaket p; initial begin p = new(); $display("before randomize"); p.print(); p.randomize(); $display("after randomize"); p.print(); end endmodule
        • 模块
          • module tb3； bit [31:0] src; bit [31:0] dst; bit [31:0] data[4]; bit [7:0] kind; initial begin $display("before randomize packet struct ::src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p", src, dst , kind, data) std::randomize(src, dst, data, kind); // src = $urandom(); // dst = $urandom(); // data[0] = $urandom(); // .. // data[3] = $urandom(); // kind = $urandom(); $display("after randomize packet struct ::src is %0d\n dst is %0d\n kind is %0d\n data is %p",src, dst , kind, data) end endmodule
    • 修饰符rand和randc
      • rand：表示在可生成的范围内，每个值的可能性相同
        • 每次随机化在一副新的扑克牌中抽取
      • randc：其值将会随机并遍历其可取值范围
        • 下次随机化在上次抽取剩下的牌中抽取，等待新一轮开始时，同一数字才会出现
    • 约束块constraint
      • 定义变量之间的相互关系
      • 成员集合：约束块支持整形通过set操作符来设置他们的可取值范围
      • 权重分布：设置取值时的权重
        • “=”：权重相同
        • “/”：权重平均分配
      • 唯一标识unique
        • 使随即后的变量之间不会有相同的数值
      • 条件约束
        • if-else or ->
      • 迭代约束
        • foreach
        • 数组的缩减方法
      • 函数调用
      • 软约束
        • 情况1： module tb5; class packet_a; rand int length; constraint cstr{length inside {[5:15]};} endclass class packet_b extends packet_a; rand int length; constraint cstr {length inside {[10:20]};}//约束同名，运行时子类覆盖父类的约束 endclass initial begin packet_b pkt = new(); repeat(100) begin if(pkt.randomize()) $display("pkt.length is %0d",pkt.length) else $erro("randomize failure") end endmodule 情况2： module tb5; class packet_a; rand int length; constraint cstr1{length inside {[5:15]};} endclass class packet_b extends packet_a; rand int length; constraint cstr2{length inside {[10:20]};}//约束不同名，子类和父类的约束均需要满足，若约束条件之间冲突，则会出现随机失败（两者都是硬约束） endclass .... endmodule 情况3： module tb5; class packet_a; rand int length; constraint cstr1{soft ength inside {[5:15]};} endclass class packet_b extends packet_a; rand int length; constraint cstr2{length inside {[16:20]};}//follow 硬约束cstr2; endclass ... endmodule 情况4： module tb5; class packet_a; rand int length; constraint cstr{soft length inside {[5:15]};} endclass class packet_b extends packet_a; rand int length; constraint cstr {soft length inside {[10:20]};} endclass initial begin packet_b pkt = new(); repeat(100) begin if(pkt.randomize() with {soft length inside{[21:25]}；}) $display("pkt.length is %0d",pkt.length) //约束条件就近 else $erro("randomize failure") end endmodule
        • 带有soft描述的约束
        • 指定变量的默认值和权重
        • 外部约束对同一变量做二次约束时，硬约束可以覆盖，而软约束会导致随即失败
    • 随机方法randomize
      • module tb6; class simplesum; rand bit[7:0] x,y; bit[8:0] z; constraint cstr{ z == x+y; } endclass initial begin simplesum ss = new(); repeat(10 )begin 情况1：if (ss.randomize())等同于（x，y） .. //z=0 x=y=0 情况2：if (ss.randomize(x，y，z)) .. //x，y，z均会被随机化 情况3：if (ss.randomize(z)) .. //x，y有rand属性，但没有被randomize，x=y=0 z=0 else $erro end end endmodule
      • 随机化成功返回1，失败返回0
    • 内嵌约束
      • 指向模糊
        • local：：的域索引
          • 情况1： module tb7; class packet1; rand bit[7:0] x; constraint cstr {soft x == 5;} endclass class packet2; bit [7:0] x=10; function int get_rand_x(input bit[7:0] x=20); packet1 pkt =new(); pkt.randomize with {x == x}; return pkt.x; endfunction endclass initial begin packet2 pkt = new(); $display("pkt.x = %0d",pkt.get_rand_x()); //x=5 end endmodule 情况2： module tb7; class packet1; rand bit[7:0] x; constraint cstr {soft x == 5;} endclass class packet2; bit [7:0] x=10; function int get_rand_x(input bit[7:0] x=20); packet1 pkt =new(); pkt.randomize with {x == local::x}; return pkt.x; endfunction endclass initial begin packet2 pkt = new(); $display("pkt.x = %0d",pkt.get_rand_x()); //x=10 end endmodule 情况3： module tb7; class packet1; rand bit[7:0] x; constraint cstr {soft x == 5;} endclass class packet2; bit [7:0] x=10; function int get_rand_x(input bit[7:0] x=20); packet1 pkt =new(); pkt.randomize with {x == local::this.x}; return pkt.x; endfunction endclass initial begin packet2 pkt = new(); $display("pkt.x = %0d",pkt.get_rand_x()); //输出x的默认值x=20 end endmodule 情况4： module tb7; class packet1; rand bit[7:0] x; constraint cstr {soft x == 5;} endclass class packet2; bit [7:0] x=10; function int get_rand_x(input bit[7:0] x=20); packet1 pkt =new(); pkt.randomize with {x == local::this.x}; return pkt.x; endfunction endclass initial begin packet2 pkt = new(); $display("pkt.x = %0d",pkt.get_rand_x(30)); //x=30 end endmodule
      • 指向明确
    • 随机控制rand_mode
      • packet.rand_mode(0)
        • 所有的rand变量不参与随机变化
      • packet.src.rand_mode(1)
        • 类packet中的src变化
    • 约束控制constraint_mode
    • 内嵌变量控制
      • 在使用类的随机化函数randomize（）时，如果伴有参数，那么只会随机化这些变量，而其余变量无论是否之前被声明为rand/randc，都将不会参与到随机化中。