systemverilog-数组和队列

1.定宽数组

Verilog要求在声明定宽数组时必须给出数组的上下界，在system verilog中可以只给出数组宽度。

1.1 定宽数组的声明与初始化

• 对于定宽数组采用单引号加大括号来初始化数组 '{ }
• 可以在大括号前标上重复次数来对多个元素重复赋值 '{4{ }}
• 为没有显示赋值的元素指定一个缺省值 default:

int c_style[4];
c_strle = '{
     0,1,2,3};
int array1[2][3];
array1 = '{'{
     0,1,2},'{
     3,4,5}};

int decend[5];
decend = '{
     0,1,2,3,4};
decend[0:2] = '{
     0,1,2};//为前三个元素赋值
decend = '{
     5{
     9}}; //{9,9,9,9,9}
decend = '{
     5,6,default:1}; //{5,6,1,1,1}

1.2 Packed array（合并数组）

• 一维的packed array也被称为Vector;
• 一个packed array被表示为一个连续的位集合
• 数组大小定义的格式必须是[msb:lsb]，而不是[size]

在存储时是连续的：
bit[2:0] [7:0] array5 //定义3个8bit的合并数组

1.3 Upacked array（非合并数组）

非合并数组：

• 可以是任意数据类型
• 定义数组大小在名字之后
• 在存储上bit组是不连续的

在存储时是不连续的：
bit[7:0] array4[2:0]
bit[7:0] array4[3] //定义3个8bit的非合并数组

合并数组和非合并数组可以混用：

bit[3:0] [7:0] barray[3]; //生成具有3个合并元素的非合并数组

2.动态数组

动态数组可以在仿真时分配空间或调整数组宽度

• 动态数组在声明时使用空的下标 [ ]
• 调用 new[ ] 操作符来分配空间
• size() 返回动态数组当前的大小
• delete() 清空数组，生成大小为零的数组

int dyn[],d2[];//声明动态数组
initial begin
	dyn = new[5]; //分配5个元素
	foreach (dyn[j]) dyn[j] = j;//对元素进行初始化
	d2 = dyn;//复制动态数组
	d2[0] = 5;//修改复制值
	dyn = new[100];//分配100个新的整数值
	dyn.delete();//删除所有元素
end

3.关联数组

SystemVerilog提供了关联数组类型，用来保存稀疏矩阵的元素。这意味着当你对一个非常大地址空间进行寻址时，SystemVerilog只为实际写入的元素分配空间。
类似哈希数组

• 将内容存储在稀疏矩阵
• 关联数组只有在使用时才分配存储空间
• 关联数组为数组元素分配一个查找表，其中索引作为键
• 关联数组初始化使用：’{} 在大括号内写入键值对的信息，键值对用 ： 连接
• 关联数组的大小可以使用size()、num()来实现，没有写入数据时，大小为0

int data_as[bit [31:0]]
int为存储数据类型，bit[63:0]为寻址的类型

data_as = '{
     1:20,2:21,3:22};
if(data_as.first(data_index))begin
do
begin
	$diaplay("data_as[0x%0d] is 0x%0d",data_index, data_as[data_index]);
end
while(data_as.next(data_index));
end
输出：
data_as[0x0] is 0x20
data_as[0x1] is 0x21
data_as[0x2] is 0x22

方法：

方法	描述
.num()	返回元素个数
.delete(index)	删除index索引的键和值，如果不加index则删除所有键和值
.exists(index)	检查index键是否在数组中
.first(var)	将第一个键赋给var
.last(var)	将最后一个键赋给var
.next(var)	将下一个键赋给var，如果后面没有键，则返回最后一个键
.prev(var)	将上一个键赋给var，如果前面没有键，则返回第一个键

4.数组的方法

4.1 数组定位方法

想要在非合并数组中查找数据，可以使用数组定位方法，数组定位方法会搜索满足expression的数组元素或者数组索引，这些方法的返回值通常是一个队列

• 不使用with表达式,这些方法同样适用于合并数组

方法	描述
min()	返回最小元素组成的队列
max()	返回最大元素组成的队列
unique()	返回数组具有唯一值的队列，即重复值只留下一个

int f[6] = '{
     1,6,2,6,8,6};
int tq[$];
tq = f.min();//1
tq = f.max();//{8}
tq = f.unique();//{1,2,6,8}

• 数组定义方法find，带with表达式

方法	描述
find()	返回所有满足with表达式的元素
find_index()	返回所有满足with表达式的元素索引
find_first()	返回满足with表达式的第一个元素
find_first_index()	返回满足with表达式的第一个元素索引
find_last()	返回满足with表达式的最后一个元素
find_last_index()	返回满足with表达式的最后一个元素索引

int d[] = '{
     9,1,8,3,4,4};
int tq[$];
tq = d.find with (item > 3);//{9,8,4,4}
tq = d.find_index with (item > 3);//{0,2,4,5}
tq = d.find_first with (item > 99);//{}
tq = d.find_first_index with (item == 8);//{2}

4.2 数组的排序方法

数组支持以下排序方法：

方法	描述
revert()	对数组中的元素进行逆排序，此方法不能与with条件语句一起使用。
sort()	按升序对数组进行排序
rsort()	按降序对数组进行排序
shuffle()	按随机顺序对数组进行排序，此方法不能与with条件语句一起使用。

4.3 数组缩减

数组缩减方法是把一个数组缩减成一个值，这个值的类型与数组元素的类型相同，或者与with表达式值的类型相同。

方法	数组
sum()	返回所有数组元素的和，如果指定with表达式，则返回所有数组元素with表达式计算值的和
product()积	返回所有数组元素的积，如果指定with表达式，则返回所有数组元素with表达式计算值的积
and()	返回所有数组元素的与，如果指定with表达式，则返回所有数组元素with表达式计算值的与
or()	返回所有数组元素的或，如果指定with表达式，则返回所有数组元素with表达式计算值的或
xor()	返回所有数组元素的或非，如果指定with表达式，则返回所有数组元素with表达式计算值的或非

byte f[] = {
      1, 2, 3, 4 };
int tq;
tq = f.sum ;                  // y becomes 10 => 1 + 2 + 3 + 4
tq = f.product ;              // y becomes 24 => 1 * 2 * 3 * 4
tq = f.xor with ( item + 4 ); // y becomes 12 => 5 ^ 6 ^ 7 ^ 8

5.队列

队列和链表相似，可以在一个队列中任何地方增加或删除元素，在性能上要优于动态数组

• 队列的声明是使用带有美元符号的下标 [$]
• $ 放在左边代表最小值 [$:2] = [0:2]
• $ 放在右边代表最大值 [1:$] = [1:2]

q2[$] = {
     3,4};
q[$] = {
     0,2,5};

方法：

方法	含义
insert(i,j)	在i位置插入元素j
delete(i)	删除在i位置的元素
push_front(i)	在队列前面插入元素
push_back(i)	在队列末尾插入元素
pop_front	输出队列最前元素
pop_back	输出队列最后元素

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总结：
参考文献：SystemVreilog验证测试平台编写指南 - [美]克里斯.斯皮尔
参考：https://blog.csdn.net/qq_33332955/article/details/107641152