验证断言（立即断言&并行断言）

目录

1.何为断言

2.断言的作用：

3.断言的种类 

3.1立即断言

3.2并发断言 

4.断言层次结构

4.1 sequence 序列

4.2 property 序列 

5.sequence和property的异同

6.补充知识点（assert/cover/assume） 

7.写在后边

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1.何为断言

        断言主要用来检查仿真过程中存在的时序问题，如果存在异常情况，断言会报警。一般在数字电路设计中都要加入断言，断言占整个设计的比例应不少于30%。

2.断言的作用：

• 使用断言可以缩短研制周期；
• 使用断言可以使设计中存在的各种问题更容易被动态监测观察；
• 使用断言内嵌的覆盖率统计功能（cover）可以更加容易的获得对于功能的覆盖性；
• 断言的可读性较一般描述语言更容易理解；
• 通过全局控制实现设计中断言的开关；
• 断言可以加速形式验证，提高形式验证的效率；

3.断言的种类 

        断言分为立即断言和并行断言；

3.1立即断言

        立即断言主要用来检查当前仿真时间的条件，可以理解为if...else，放在过程块中使用。

语法：

        labels：assert（expression）action_block;

• action_block 操作块在断言表达式的求值之后立即执行
• 操作块指定在断言成功或失败时采取什么操作
• action_block: pass_statement; else fail_statement;

例子：

        assert(expression) $display("expression evaluates to true");

        else $fatal("expression evaluates to false");

  断言失败默认严重程度为error，error达到一定数量仿真会退出；

立即断言构建思路：

3.2并发断言 

        并发断言检 查跨越多个时钟周期的事件序列 。

        可以认为并发断言是一个连续运行的模块，为整个仿真过程检查信号，所以需要在并发断言内指定一个采样时钟。

• 并发断言仅在有时钟周期的情况下出现
• 测试表达式是基于所涉及变量的采样值在时钟边缘进行计算的
• 可以在过程块、module、interface和program块内定义并发断言
• 区别并发断言和立即断言的关键字是property

格式：

         断言名： assert property (判断条件)

例子：

        check_a_and_b:assert property (@(posedge clk) (a&&b))

                $display("a&&b is true");

        else

                 $error ("a&&b is false")；

4.断言层次结构

SVA中可以存在内建的单元，这些单元可以是以下的几种：

• Boolean expressions 布尔表达式

        布尔表达式是组成断言的最小单元，断言可以由多个逻辑事件组成，这些逻辑事件可以是

简单的布尔表达式.在SVA中，信号或事件可以使用常用的操作符，如：&&, ||, !, ^，&

等；

• Sequence序列

sequence是布尔表达式更高一层的单元，一个sequence中可以包含若干个布尔表达式，同

时在sequence中可以使用一些新的操作符，如 ## 、重复操作符、序列操作符

 • Property 属性

property是比sequence更高一层的单元，也是构成断言最常用的模块，其中最重要的性质

是可以在property中使用蕴含操作符(|-> |=>)；

4.1 sequence 序列

在任何设计中，功能总是由多个逻辑事件的组合来表示，这些事件可以是简单的同一个时钟沿

被求值的布尔表达式，也可以是经过几个时钟周期的求值事件，SVA用关键字sequence来表示

这些事件，sequence可以让断言易读，复用性高；

sequence具有如下特性：

        • 可带参数；

        • 可以在 property 中调用；

        • 可以使用局部变量；

        • 可以定义时钟周期；

sequence的定义格式如下：

        sequence name_of_sequence(参数);

        ……

        endsequence

 以下代码分别通过property，sequence+property实现对a&&b仿真时间的判断：

//1.使用property实现对a&&b时序的判断

check_a_and_b:assert property(@(posedge clk) (a&&b)) 
    $display("a&&b is true");
else     
    $error("a&&b is false");

//2.使用sequence+property实现对a&&b时序的判断

sequence seq_a_and_b;
    @(posedge clk) a&&b;
endsequence

//在断言的property中调用sequence
check_a_and_b: assert property(seq_a_and_b) 
    $display("a&&b is true");
else 
    $error("a&&b is false");

sequence 序列可以带参数：

格式：

        sequence seq1(signal1,signal2);

                @(posedge clk) signal1&&signal2;

        endsequence

用法： 

sequence seq1(signal1,signal2);
    @(posedge clk) signal1&&signal2;
endsequence

//在断言的property中调用sequence
check_a_and_b: assert property(seq1(a,b)) 
    $display("a&&b is true");
else 
    $error("a&&b is false");

sequence 序列可以有时序

带时序关系的sequence ：在SVA中时钟延时用符号"##"来表示，如"##2"表示延时两个时钟周期；

例如：

sequence seq2;
    @(posedge clk) a ##2 b ;
endsequence

//在断言的property中调用sequence
check_a_and_b: assert property(seq2);

sequence会 在时钟上升沿到来后首先检查 a 是否为 1，当a为1时，两个时钟周期后继续检查b是否为1，当b为1时，断言pass ；

sequence 序列可以内嵌

格式

        sequence seq1;

                @(posedge clk) a&&b;

        endsequence

        sequence seq2;

                seq1;

        endsequence

4.2 property 序列 

property是比sequence更高一层的单元，也是构成断言最常用的模块，其中最重要的性质是可以在

property中使用 蕴含(overlapped)操作符(|-> |=>)；

property的定义格式如下：

        property name_of_property(参数列表);

                测试表达式或复杂的sequence；

        endproperty

property就是SVA中需要用来判定的部分，用来模拟过程中被验证的单元，它必须在模拟过程中被断言来 发挥作用，SVA提供了关键字 assert 来检查属性，assert的基本语法是：

assertion_name: assert property(property_name)

else

        $display("SVA error");

并行断言构建思路： 

5.sequence和property的异同

• 任何在sequence中的表达式都可以放到property中；
• 任何在property中的表达式也可以搬到sequence中，但是只有在property中才能使用蕴含操作符；
• property中可以例化其他property和sequence，sequence中也可以调用其他的sequence，但是不能例化property；
• property需要用cover /assert/assume 等关键字进行实例化，而sequence直接调用即可；

6.补充知识点（assert/cover/assume） 

assert：

• 动态仿真中，如果仿真工具运行测试用例时发现断言失败，就会打印出相应的信息。
• 形式化验证中，assertion就是Formal验证工具（例如cadence的jasperGold）的证明目标。Formal验证工具会遍历所有的合法场景，在数学上证明这个断言永远不会失败。还是那句话，仿真只能“证伪” ，而Formal验证具有可以“证明”的能力。

cover： 

• 动态仿真中，覆盖率是一个非常关键的数据，表明验证人员关注的场景是否真的在用例测试时被覆盖到。通常，需要确保每个测试点都至少被覆盖过一次，不然就说明我们的测试存在潜在的风险。
• 形式化验证中，cover也起着重要的作用。尽管理论上Formal覆盖DUT所有的场景，但是如果我们对设计过约了，可能还是会遗漏关键的场景测试。这时候，我们仍然需要使用cover来证明，我们确实对这个场景进行了有效的验证和覆盖。

assume:

• 动态仿真中，对于assume和assert的处理是完全相同的。EDA仿真器会在执行测试用例的时候检查assume是否失败，如果失败就会打印相应的信息。但是在概念上，assume和assert还是有些区别的：assume失败意味着验证环境或者周边设计可能出现了问题，即所测设计激励的行为不符合预期；而assert失败意味着DUT设计的行为不符合预期。
• 形式化验证中，assume和assert有着很明显的区别。就和字面意思一样，assume是作为设计的约束，会引导Formal工具产生的合法输入空间。如果没有assume，Formal工具会尽可能地遍历所有的空间，像空气一样到达他能够触及的空间。大多数情况，设计都会使用assume降低FPV的复杂度。

7.写在后边

关于property中的蕴含操作符部分，博主将在下一篇文章中进行总结；

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