数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样

一、数据采样

  • 当你coverpoint指定采样一个变量或表达式时,SV会创建很多“仓(bin)”来记录每个数值被捕捉到的次数。
  • 这些bin是衡量功能覆盖率的基本单位。
  • covergroup中可以定义多个coverpoint,coverpoint中可以自定义多个cover bin或者SV帮助自动定义多个cover bin。
  • 每次covergroup采样,SV都会在一个或者多个cover bin中留下标记,用来记录采样时变量的数值和匹配的cover bin。
  • 在仿真之后,可以使用分析工具读取这些数据库来生成覆盖率报告,包含了各部分总体的覆盖率。

1.1 coverpoint和bin

  • 为了计算一个coverpoint上的覆盖率,首先需要确定可能数值的个数,这也被称为域。
  • 覆盖率就是采样值的数目除以bin的数目。例如一个3比特变量的域是0:7,正常情况下会自动分配8个bin。如果仿真过程中有7个值被采样到,那么最终该coverpoint的覆盖率是7/8。
  • 所有的coverpoint的覆盖率最终构成一个covergroup的覆盖率
  • 所有的covergroup的覆盖率构成了整体的功能覆盖率

1.2 bin的创建和应用

  • SV会默认为某个coverpoint创建bin,用户也可以自己定义bin的采样域。
  • 如果采样变量的域范围过大而又没有指定bin,那么系统会默认分配64个bin,将值域范围平均分配给这64个bin。
  • 用户可以通过covergroup的选项auto_bin_max来指定自动创建bin的最大数目。
  • 实际操作中,自动创建bin的方法不实用,建议用户自行定义bin,或者减小auto_bin_max的数值。
    covergroup CovPort;
    options.auto_bin_max=8; //所有coverpoint auto_bin数量=8
    coverpoint tr.port
    { options.auto_bin_max=2; } //特定coverpoint auto_bin数量=8
    endgroup

1.3 命名coverpoint和bin

数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样_第1张图片

  • 注意coverpoint定义使用{}而不是begin…end。大括号的结尾没有带分号,这和end一样。
    数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样_第2张图片
    Bin:第一列是bin的名称。
    hits:每个bin收集到多少次。
    at least:每个bin至少要收集多少次。
    上面结果的覆盖率是10/11

1.4 条件覆盖率

  • 可以使用关键词iff给coverpoint添加条件。
  • 这种做法常用于复位期间关闭覆盖以忽略不合理的条件触发。
  • 也可以使用startstop函数来控制covergroup各个独立实例。
    -covergroup CoverPort;
    coverpoint port iff
    (!bus_if.reset);
    endgroup

initial begin
CoverPort ck=new();
#1ns;
ck.stop();
bus_if.reset =1;
#100ns bus_if.reset =0;
ck.start();

end

这里通过ck.sample()采样,只不过省掉了。当满足iff的条件同时ck.sample()才开始采样。
ck.stop()禁止covergroup,ck.start()使能covergroup。

1.5 翻转覆盖率

-coverpoint 也可以用来记录变量从A值到B值得跳转情况。
还可以确定任何长度得翻转次数
-covergroup CoverPort;
coverpoint port
{ bins t1=(0 => 1),(0 => 2),(0 => 3);}
endgroup

coverpoint 可以声明多个bin。
coverpoint 可以不声明bin。
coverpoint 可以采样变量值的跳转情况。

1.6 wildcard覆盖率

  • 可以创建wildcard来创建多个状态或者翻转。
  • 在表达式中,任何X,Z或者**?**都会被当成0或1的通配符。
    数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样_第3张图片
    使用wildcard修饰的bins,其中x、z、?都会被当成0或1的通配符。

1.7 忽略的bin

  • 在某些coverpoint可能始终无法得到全部的域值。
  • 对于那些不计算功能的域值可以使用ignore_bins来排除,最终它们并不会计入coverpoint的覆盖率。

bit [2:0] low_ports_0_5; // 只使用数值0-5
covergroup CoverPort;
coverpoint low_ports_0_5 {
ignore_bins hi={[6,7]}; // 忽略数值6-7
}
endgroup
忽略数值6,7,系统默认分配6个bins

1.8 非法的bin

  • 有些采样值不仅应该被忽略,而且如果出现还应该报错。
  • 这些情况可以在测试平台中监测,也可以使用illegal_bins对特定的bin进行标示。
    bit [2:0] low_ports_0_5; // 只使用数值0-5
    covergroup CoverPort;
    coverpoint low_ports_0_5 {
    illegal_bins hi={[6,7]}; // 如果出现6-7便报错
    }
    endgroup

1.9 交叉覆盖率

  • coverpoint 是记录单个变量或者表达式的观测值。
  • 如果要记录在某一时刻,多个变量之间值的组合情况,需要使用交叉(cross)覆盖率。
  • cross语句只允许带coverpoint或者简单得变量词。
    数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样_第4张图片
    kind: 是 coverpoint tr.kind 的名称。
    port: 是 coverpoint tr.port 的名称。

1.10 排除部分cross in

-通过使用ignore_bins、binsof和intersect分别指定coverpoint和值域,这样可以清除很多不关心的cross bin。
数字验证学习笔记——SystemVerilog芯片验证23 ——数据采样_第5张图片
假设port是3位,有8个bin
kind是4位,有11个bin,分别是0, 1 2 3 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 ,14, 15 , 4 5 6 7
ignore bins hi = binsof(port)intersect {7} ; 排除 port为7 和 kind 的11种组合。
ignore bins md = binsof(port)intersect {0} && binsof(kind)intersect {[9:11]} ; 排除port为0 kind为9:11的 3种组合。
ignore bins lo =binsof(kind.lo),排除8种组合。

最初有8*11种组合。

1.11 精细的交叉覆盖率指定

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