5.验证面试高频问题整理(附答案)

目录

Q101.new()和new[]的区别

Q102.solve...before如何使用

Q103.mailbox和队列的异同

Q104.什么是静态变量

Q105.什么是生命周期

Q106.交叉覆盖率的优点

Q107.pass_by_value和pass_by_ref区别

Q108.$display和$write区别

Q109.同一个作用范围内使用枚举类型需要注意什么

Q110.敏感信号列表信号缺失会如何

Q111.covergroup在类中使用和类外分别如何使用

Q112.简述回调机制

Q113.三段式状态机是哪三段（状态转移、组合逻辑描述状态转移规律、电路输出）

Q114.什么是虚接口，为什么要使用虚接口

Q115.Verilog中for能不能综合

Q118.SystemVerilog中##n表示什么

Q119.UVM指的是什么？具有哪些特点，为什么要使用UVM？

Q120.简介工厂机制（factory）

Q121.简介事务级建模

Q122.uvm_component和uvm_object的区别

Q123.UVM中run_phase和main_phase的区别

Q124.为什么要使用phase机制

Q125.m_sequencer和p_sequencer区别

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Q101.new()和new[]的区别

new( ):

1， 在使用new( )函数创建对象过程中，除了会为类中各个对象分配内存之外，还会将变量设置为默认数值;

2， new函数由于是构造函数，其本身不能有返回值，而是返回一个指向类对象的句柄，其类型就是类本身。

new[ ]:

一般new [ ]也是用来开辟内存并初始化，但是它主要用于设置动态数组的大小

与new( )不同点：

1， 调用new函数是用于将对象实例化，而new[ ]则是创建了一个含有多个元素的数组;

2， new( )函数可以利用参数来改变对象中变量的值，而new[ ]的参数仅仅被用作设置动态数组的大小。

Q102.solve...before如何使用

1.例子
rand bit a；
rand bit b；

constraint c1 {
a != b ;
solve a before b;
}

2.结果
假如 a随机成了0，那么b就只能是1了。
假如 a随机成了1，那么b就只能是0了。

3.使用solve和before的条件
不能使用randc。
随机值只能是整数。

Q103.mailbox和队列的异同

• mailbox需要例化，而队列不用。
• mailbox中可以同时储存不同数据类型的数据（不建议），而队列不行。
• 队列中push_back和pop_front()为非阻塞，再取数时要保证队列大小大于0 （queue.size() > 0），而mailbox既有阻塞又又非阻塞。
• mailbox传递形式参数时，传递拷贝的是它的指针，而对于queue若不声明为ref(默认为input)，那么传递数组时会对数组进行拷贝而不是影响原来的数组。

Q104.什么是静态变量

静态变量就是被static修饰的变量 （如 static int a）

Q105.什么是生命周期

在SV中，我们将数据的生命周期分为动态（automatic）和静态（static）

• 局部变量是动态生命周期，其生命周期同所在域共存亡，例如function/task中的临时变量，调用结束后，临时变量的生命也将终结。
• 全局变量是静态生命周期，从程序执行开始到结束一直存在，例如module中的变量默认都是全局变量。
• 如果数据变量被声明为automatic，那么在进入该进程/方法后，automatic变量会被创建，离开后会被销毁。
•  而static变量从仿真开始时就被创建，在进程/方法执行过程中，自身不会别销毁，还会被多个进程/方法共享

Q106.交叉覆盖率的优点

交叉覆盖率：可以同时测量两个或两个以上的覆盖点的值，如果一种由N种取值，另一个有M种取值，需要N X M交叉仓来存储所有的组合。

使用交叉覆盖率在搭配使用ignore bins/illegal bins等声明可以将覆盖率定义到更需要的点上。

Q107.pass_by_value和pass_by_ref区别

pass_by_value 是将参数传递给function或task的默认方法，每个子例程保留该参数的本地副本，如果在子例程中更改了参数，不会影响原来的值.
pass_by_ref function和task直接访问作为参数传递的指针变量，传递的是指针，指向同一对象，如果不想更改数组值，可以使用const ref。

Q108.$display和$write区别

二者的区别在于，前者会自动换行，而后者不会;

Q109.同一个作用范围内使用枚举类型需要注意什么

• 枚举类型支持first，last，next，prev操作
• 枚举类型默认的值为int，若未在声明中指定数值，则第一个值为0，第二个值为1，依次递增；若在声明中需要指定数值，则必须满足所有的数值必须唯一这一条件，对于没有指定的元素，其数值是按照前一个元素的数值加1
• 枚举类型取值范围不能超多基础类型的有效范围！！！给四值逻辑变量赋值X/Z是合法的，但是必须给其之后的变量显式赋值，一般在设计中很少赋值为x/z

Q110.敏感信号列表信号缺失会如何

不完整的信号列表会造成不同的仿真和综合结果，因此需要保证敏感信号的完备性;

当敏感信号不完备时，会使得仿真结果不一样，这是因为仿真器在工作时不会自动补充敏感信号表。

如果缺少信号，则无法触发和该信号相关的仿真进程，也就得不到正确的仿真结果。

Q111.covergroup在类中使用和类外分别如何使用

Q112.简述回调机制

Callback机制其作用是提高 TB的可重用性， 其还可进行特殊激励的产生等， 与 factory类似，两者可以有机结合使用。 与 factory不同之处在于 callback的类 还是原先的 类，只内部callback函数变了，而 factory这是产生一个新的扩展类进行替换。
1) UVM组件中内嵌 callback函数或者任务
2) 定义一个常见的 uvm_callbacks class
3) 从 UVM callback空壳类扩展 uvm_callback类
4) 在验证环境中创建并登记 uvm_callback

Q113.三段式状态机是哪三段（状态转移、组合逻辑描述状态转移规律、电路输出）

1. 第一个always语句实现同步状态跳转；
2. 第二个always语句采用组合逻辑判断状态转移条件；
3. 第三个always语句描述状态输出(可以用组合电路输出，也可以时序电路输出)。

实例可参考：三段式状态机_我去给你买橘子吃的博客-CSDN博客_三段式状态机三段式状态机https://blog.csdn.net/weixin_40936351/article/details/91347983?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522167029467616782429777894%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=167029467616782429777894&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduend~default-2-91347983-null-null.142^v67^control,201^v4^add_ask,213^v2^t3_control1&utm_term=%E4%B8%89%E6%AE%B5%E5%BC%8F%E7%8A%B6%E6%80%81%E6%9C%BA%E6%98%AF%E5%93%AA%E4%B8%89%E6%AE%B5&spm=1018.2226.3001.4187

Q114.什么是虚接口，为什么要使用虚接口

 virtual interface的本质是指向interface的指针，因此其并不是一个真实存在的实体，而interface是一个真实存在的实体；基于OOP的测试平台会通过调用virtual interface来间接操作实际的信号。

通过引入interface可以简化模块儿之间的连接，即interface是连接硬件的，其是硬件语言；但对于验证来说，其描述语言往往是软件语言，interface无法在基于OOP的测试平台中实例化，因此我们无法通过interface把激励传送到DUT中；为了解决这个问题，引入了virtual interface，使得基于OOP的验证环境可以通过虚接口把激励传送给DUT。

Q115.Verilog中for能不能综合

在硬件电路Verilog中for语句一般不在可综合代码中使用，因为for循环会被综合器展开为所有变量情况的执行语句，每个变量独立占用寄存器资源，每条执行语句并不能有效地复用硬件逻辑资源，造成巨大的资源浪费。简单的说就是：for语句循环几次，就是将相同的电路复制几次，因此循环次数越多，占用面积越大，综合就越慢。

Q118.SystemVerilog中##n表示什么

• ##表示周期延迟符号，如##n表示在n个时钟周期后，##0表示在当前周期，即交叠周期。
• ##[min:max]表示在一个范围内的时钟周期延迟。min和max必须是非负数，序列会在从min到max时间窗口中最早的时间来匹配。

Q119.UVM指的是什么？具有哪些特点，为什么要使用UVM？

UVM 其实就是 SV 的一个封装，将我们在搭建测试平台过程中的一些重复性和重要的工作进行封装，从而使我们能够快速的搭建一个需要的测试平台，并且可重用性还高。但是UVM又不仅仅是封装，其还有一些内建的基类，方法和函数供验证人员去使用，极大的方便了验证人员搭建验证平台.

常见的UVM机制：

• field_automation机制

    对field_automation最直观的感受是，他可以自动实现copy、compare、print等三个函数。当使用uvm_field系列相关宏注册之后，可以直接调用以上三个函数，而无需自己定义。这极大的简化了验证平台的搭建，尤其是简化了driver和monitor，提高了效率。  

•    config_db机制

    config_db机制在UVM验证平台中主要用于参数传递。它们通常都是成对出现的，set函数是寄信，而get函数是收信。函数格式如下：

    uvm_config_db# (Type)::set(this,"inst_path","field",value); //将value寄送给 “field(字段)”

    uvm_config_db# (Type)::get(this,"","field",field)      //field将接收参数的传递

    结果得到：field = value；  

    所谓“字段”，是变量名包含的内容。在set和get函数中为第三个参数，字段在set和get中必须保持一致，才能保证参数的正确传递。例如要将参数值10，传递给int类型的变量data,则：

    uvm_config_db# (int)::set(this,"env.i_agt.drv","dat",10); //将10寄送给env组件中的成员变量“data”

    uvm_config_db# (int)::get(this,"","dat",data)      //字段“dat”保持一致，成员变量data将接收参数的传递

    结果得到：data = 10;  

• objection机制

    UVM中通过objection机制来控制验证平台的关闭，需要在drop_objection之前先raise_objection。验证在进入到某一phase时，UVM会收集此phase提出的所有objection，并且实时监测所有objection是否已经被撤销了,当发现所有都已经撤销后，那么就会关闭此phase，开始进入下一个phase。当所有的phase都执行完毕后，就会调用$finish来将整个验证平台关掉。如果UVM发现此phase没有提起任何objection，那么将会直接跳转到下一个phase中。

    UVM的设计哲学就是全部由sequence来控制激励生成，因此一般情况下只在sequence中控制objection。另外还需注意的是，raise_objection语句必须在main_phase中第一个消耗仿真时间的语句之前。

• factory机制

    factory机制的优势在于其具有重载功能。重载并不是factory机制的发明，只是factory机制的重载与这些重载都不一样。要想使用factory机制的重载功能，必须满足以下要求：

    1) 无论是重载的类（parrot）还是被重载的类（bird），都要在定义时注册到factory机制中。

    2) 被重载的类（bird）在实例化时，要使用factory机制的方式进行实例化，而不能使用传统的new的方式。

    3) 最重要的是，重载的类（parrot）要与被重载的类（bird）有派生关系。重载的类必须派生自被重载的类，被重载的类必须是重载类的父类。

    4) component与object之间互相不能重载。虽然uvm_component是派生自uvm_object，但是这两者根本不能重载。因为，从两者的new参数的函数就可以看出来，二者互相重载时，多出来的一个parent参数会使factory机制无所适从。

    当然，factory机制的实现被集成在了一个宏中：uvm_component_utils。这个宏最主要的任务是，将字符串登记在UVM内部的一张表中，这张表是factory功能实现的基础。只要在定义一个新的类时使用这个宏，就相当于把这个类注册到了这张表中。这样，factory机制可以实现：根据一个字符串自动创建一个类的实例，并且调用其中的函数（function）和任务（task），这个类的main_phase就会被自动调用。

• callback机制

    在UVM验证平台中，callback机制最大的用处就是提高验证平台的可重用性。很多情况下，验证人员期望在一个项目中开发的验证平台能够用于另外一个项目。但是，通常来说，完全的重用是比较难实现的，两个不同的项目之间或多或少会有一些差异。如果把两个项目不同的地方使用callback函数来做，而把相同的地方写成一个完整的env，这样重用时，只要改变相关的callback函数，env可完全的重用。

    除了提高可重用性外，callback机制还用于构建异常的测试用例，VMM用户会非常熟悉这一点。只是在UVM中，构建异常的测试用例有很多种方式，如factory机制重载，而callback机制只是其中的一种。

• phase机制

    在不同的时间做不同的事情，这就是UVM中phase的设计哲学。但是仅仅划分成phase是不够的，phase的自动执行功能才极大方便了用户。当new语句执行完成后，后边的connect语句肯定就会自动执行。现引入phase概念，将前面的new的部分包裹进build_phase里面，把后边的connect语句包裹进connect_phase里边，很自然的，当build_phase执行结束后就应该自动执行connect_phase。

    phase的引入在很大程度上解决了因代码顺序杂乱可能会引起的问题。遵循UVM的代码顺序划分原则（如build_phase做例化工作，connect_phase做连接工作等），可以在很大程度上减少验证平台开发者的工作量，使其从一段杂乱的工作中解脱出来。

    UVM中的phase按照其是否消耗仿真时间（$time打印出的时间）的特性，可以分成两大类：一类是function_phase，如产生build_phase、connect_phase等，这些phase都不消耗仿真时间，通过函数来实现；另一类是task_phase，如run_phase等，他们消耗仿真时间，通过任务来实现。给DUT施加激励、监测DUT的输出都是在这些phase中完成的。

    所有的phase按照以下顺序自上而下自动执行：(九大phase,其中run phase又分为12个小phase)

    build_pase

    connect_phase

    end_of_elaboration_phase

    start_of_simulation_phase

    *run_pase*

    extract_phase

    check_phase

    report_phase

    final_phase

    其中，*run_phase*按照以下顺序自上而下执行：

    pre_reset_phase

    reset_phase

    post_reset_phase

    pre_configure_phase

    configure_phase

    post_configure_phase

    pre_main_phase

    main_phase

    post_main_phase

    pre_shutdown_phase

    shutdown_phase

    post_shutdown_phase

• sequence机制

    sequence机制用于产生激励，它是UVM中最重要的机制之一。sequence机制有两大组成部分：sequence和sequencer。在整个验证平台中sequence处于一个比较特殊的位置。sequence不属于验证平台的任何一部分，但是它与sequencer之间有着密切的关系。只有在sequencer的帮助下，sequence产生的transaction才能最终送给driver；同样，sequencer只有在sequence出现的情况下才能体现出其价值，如果没有sequence，sequencer几乎没有任何作用。除此之外，sequence与sequencer还有显著的区别。从本质上说，sequencer是一个uvm_component,而sequence是一个uvm_object。与my_transaction一样，sequence也有其生命周期。它的生命周期比my_transaction要更长一点，其内部的transaction全部发送完毕后，它的生命周期也就结束了。

• 通信机制TLM

    UVM中，通常使用TLM（Transaction Level Modeling）实现component之间transaction级别的通信。TLM现在已经发展到TLM2.0，是对TLM1.0的扩展。但是TLM1.0足以满足大多数完整的验证平台的通信要求，所以主要学习TLM1.0。

Q120.简介工厂机制（factory）

Factory机制也叫工厂机制，其存在的意义就是为了能够方便的替换 TB中的 实例或者已注册的类型 。一般而言，在搭建完 TB后，我们如果需要对 TB进行 更改配置或者相关的类信息，我们可以通过使用 factory机制进行覆盖，达到替换的效果，从而大大提高 TB的可重用性和灵活性。要使用 factory机制先要进行
1. 将类注册到 factory表中

2. 创建对象，使用对应的语句

3. 编写相应的类对基 类进行覆盖。

Q121.简介事务级建模

TLM通信步骤：

1. 分辨出initiator和target，producer和consumer。
2. 在target中实现TLM通信方法 ,例如，在comp2中由于有一个uvm_nonblocking_put_imp #(request, comp2)nbp_imp，因此需要实现两个方法try_put()和can_put();而comp4中有一个uvm blocking get_imp #(request, comp bg_imp，则需要实现对应的方法get()。 
3. 在两个对象中创建TLM端口。
4. 在更高层次中通过connect()函数将两个对象的端口进行连接。

从数据流向来看，传输方向可以分为单向(unidirection）和双向( bidirection)

1. 单向传输:由initiator发起request transaction。
2. 双向传输:由initiator发起request transaction，传送至target;而target在消化了request transaction后，会发起response transaction，继而返回给initiator。

端口的按照类型可以划分为三种:

1. port:经常作为initiator的发起端，initiator凭借port才可以访问target的TLM通信方法。
2. export:作为initiator和target中间层次的端口。
3. imp:只能作为target接收request的末端，它无法作为中间层次的端口，所以imp的连接无法再次延伸。

端口的使用：

1. 就单向端口而言，声明port和export作为request发起方，需要指定transaction类型参数，而声明imp作为request接收方，不但需要指定transaction类型，也需要指定它所在的component类型。
2. 就声明双向端口而言，指定参数需要考虑双向传输的因素，将传输类型transaction拆分为request transaction类型和response transaction类型。
3. 从对应连接关系得出TLM端口连接的一般做法:

• 在initiator端例化port，在中间层次例化export，在target端例化imp。
• 多个port可以连接到同一个export或者imp;但是单个port或者export无法连接多个imp。这可以抽象为多个initiator可以对同一个target发起request，但是同一个initiator无法连接多个target。
• port应为request起点，imp应为request终点，而中间可以穿越多个层次。基于单元组件的自闭性考虑，路桑建议在穿越的中间层次声明export，继而通过层层连接实现数据通路。
• port可以连接port、export或者imp; export可以连接export或者imp; imp只能作为数据传送的终点,无法扩展连接。 

Peek和get的流向一样

1. 阻塞传输方式将blocking前缀作为函数名的一部分，而非阻塞方式则名为nonblocking。阻塞端口的方法类型为task，这保证了可以实现事件等待和延时;非阻塞端口的方式类型为function，这确保了方法调用可以立即返回。
2. 我们从方法名也可以发现，例如uvm_blocking_put_PORT提供的方法task put()会在数据传送完后返回，uvm_nonblocking_put_PORT对应的两个函数try_put()和can_put()是立刻返回的。

uvm_put_PORT则分别提供了blocking和nonblocking的方法，这为通讯方式提供了更多选择。blocking阻塞传输的方法包含:

Put（）：initiator先生成数据Tt，同时将该数据传送至target。

Get（）:initiator从target获取数据Tt，而target中的该数据Tt则应消耗。

Peek(): initiator从target获取数据Tt，而target中的该数据Tt还应保留。

这六个非阻塞函数与对应阻塞任务的区别在于，它们必须立即返回，如果try_xxx函数可以发送或者获取数据，那么函数应该返回1，如果执行失败则应返回0。或者通过can_xxx函数先试探target是否可以接收数据，如果可以，再通过try_xxx函数发送，提高数据发送的成功率。 

Q122.uvm_component和uvm_object的区别

• UVM验证平台所有的组件都要派生自UVM的类。（ uvm_component和uvm_object以及他俩的“孩子”）。uvm_component继承与uvm_object。
• SV中“固定资产”（test、environment、agent等）派生自uvm_component。SV中的“非固定资产”（比如数据包transaction等的产生）派生自uvm_object。
• 只有uvm_component派生的类，才有节点（每个结点是一个class实例）。
• uvm_component和uvm_object的主要区别：uvm_object是有生命周期的；uvm_component没有生命周期。也就是说仿真过程中，uvm_object在启动后可以finish；uvm_component是伴随仿真过程一直要存在的。
• uvm_component及派生的类是uvm树的骨架，需要标明parent表明继承关系，uvm_object不用说明parent。每一个派生自uvm_component或其派生类的类在其new函数中要指明两个参数：name和parent，这是uvm_component类的一大特征（如果parent设定为null，那它将作为uvm_top的“孩子”；parent设定为this，那它的parent为当前的类）

Q123.UVM中run_phase和main_phase的区别

• main_phase( )是12个分支任务 phase 中的一个，run_phase 的执行贯穿这12个分支 phase。
• run_phase( )和 main_phase( )是并行执行的，只有等12个分支phase全部执行完，才开始执行 extract_phase 等后面的phase。

run_phase( ) 和 main_phase( )的区别：

• 首先，Objection机制是UVM中唯一可以控制仿真开始和结束的方式。在任务 phase 中，至少有一个任务 phase 要在消耗第一条消耗仿真时间的语句执行之前要挂起 Objection。
• 如果12个分支中有一个任务phase（比如main_phase）挂起了 Objection ，那么 run_phase 中不需要挂起 Objection 就可以执行其中的代码；但是这时，run_phase 的运行时间被动地受这个挂起 Objection 的分支任务phase的控制。
• 而如果在 run_phase 中挂起了 Objection ，没有在main_phase中挂起，main_phase中的操作则不会执行。

Q124.为什么要使用phase机制

phase机制主要目的就是确保各个组件之间可以有序运行

那么UVM 的各个phase又是如何运行的呢？

1.各个phase按照一定的顺序，从上往下顺序运行，

2.每个组件内部的class 按照phase名称顺序运行。比如driver内有两个class 都有build phase 和main phase 那么，是两个class内的build phase都运行完了以后再运行main phase

3.UVM内部的各个组件中的phase也是按照顺序运行。同理driver 和sequencer都有build phase main phase 那么是当driver 和sequencer内的build phase 都运行完以后再会运行driver 和sequencer的main phase以上即为顺序运行

4.UVM内部的phase会自动运行，但是用户自定义的phase只有调用的时候才会运行。如main phase , main phase11, main phase22。假如没有调用main phase11那么这个phase是不会运行的

更多参考：UVM-phase机制_卢卡猫的博客-CSDN博客_uvm的phase机制文章目录1.UVM Phase2.phase的执行3.仿真开始4.仿真结束4.1 objection机制1.UVM Phaseuvm利用phase机制实现了各个组件之间的同步。因为每个组件都包括一些预定义的同名phase，在没有执行完所有组件的当前phase之前绝对不会去执行所有组件的下一个phase。phase机制存在的意义：传统的硬件设计模型在仿真开始之前就已经完成了例化和连接，而SV的软件部分对象例化则在仿真开始之后执行只通过new()函数对对象例化，无法解决一个重要问题，就是验证环境在实https://blog.csdn.net/sinat_41774721/article/details/121786702?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522167029809916800180658551%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=167029809916800180658551&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-3-121786702-null-null.142^v67^control,201^v4^add_ask,213^v2^t3_control1&utm_term=%E4%B8%BA%E4%BB%80%E4%B9%88%E8%A6%81%E4%BD%BF%E7%94%A8phase%E6%9C%BA%E5%88%B6&spm=1018.2226.3001.4187

Q125.m_sequencer和p_sequencer区别

equence/item一旦“挂载”到某一个sequencer上，该sequencer的句柄即被赋值于m_sequencer(uvm_sequencer_base类)；而p_sequencer通常需要通过在定义sequence类使，通过宏`uvm_declare_p_sequencer(SEQUENCER)声明，间接定义p_sequencer成员变量。m_sequencer与p_sequencer均指向同一个挂载的sequencer句柄，只是前者使父类句柄，后者往往是所挂载sequencer句柄（子类句柄）

更多请见：

UVM m_sequencer 和 p_sequencer_踩坑记录的博客-CSDN博客p_sequencer https://blog.csdn.net/qq_40456702/article/details/126373808?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522167029840016782425117686%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=167029840016782425117686&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-2-126373808-null-null.142^v67^control,201^v4^add_ask,213^v2^t3_control1&utm_term=m_sequencer%E5%92%8Cp_sequencer%E5%8C%BA%E5%88%AB&spm=1018.2226.3001.4187