system Verilog——线程控制

什么是线程
       在SV中，可以认为 线程即独立运行的程序。 线程需要被触发，可以结束或者不结束。

举例： 

        在硬件module中的initial和always，都可以看做独立的线程，它们会在仿真0时刻开始，而选择结束或者不结束。

硬件模型的线程的特点

        硬件模型中由于都是always语句块，所以可以看成是多个独立运行的线程，而这些线程会一直占用仿真资源，因为它们并不会结束。

验证环境中线程的特点

         initial语句中例化的各个验证环境、验证对象，以及整个验证平台，可以在仿真过程中动态的创建或者销毁，因此验证环境的资源是动态的利用过程。

验证环境中的initial块有两种执行方式：

begin. ..end语句（以顺序方式执行）
fork. . .join语句（以并发方式执行）
并行方式语句有：

fork. . . join（可以开辟多个子线程，即触发多个程序的执行，这些被触发的程序可以被看做fork join语句的子线程）
fork.. . join_any
ork. . . join_none
线程的概念
        线程的执行轨迹是呈树状结构的，即任何的线程都应该有父线程。

子线程和父线程的关系：

        父线程可以开辟若干个子线程，父线程可以暂停或者终止子线程。
        当子线程终止时，父线程可以继续执行。
        当父线程终止时，其所开辟的所有子线程都应当会终止。
并行线程
Verilog中的创建线程

顺序线程begin. . .end
并行线程fork.. . join（所有并行的线程都结束以后才会继续执行接下来的程序）
SV引入了两种新的创建线程的方法：（并行线程）

fork...join_any（等到任何一个线程结束以后就继续执行接下来的程序）
fork. .. join_none（不会等待其子线程而继续执行接下来的程序）

fork join语句 

        在进入fork 以后可以触发多个子线程运行， fork join需要等待所有并行的子线程都结束以后才会继续执行。

fork...join_any

        在进入fork 以后可以触发多个子线程运行，fork...join_any等到其中一个最短的子线程结束以后就继续执行接下来的程序

 fork. .. join_none

        在进入fork 以后可以触发多个子线程运行，不会等待其子线程而继续执行接下来的程序。

注意:

          fork.. .join_any和fork.. .join_none语句不需要等待全部子线程执行结束，但是在执行  fork.. .join_any和fork.. .join_none语句的同时，之前已经被触发的子线程，依然会在后台执行，直到它们执行结束。

fork join语句的示例： 

fork
    begin
        $display( "First Block\n”);
        # 20ns;
    end
    begin
        $display ("Second Block\n”);
        @eventA;
    end
join
#fork join开辟了两个begin end子线程，这两个线程分别需要等待20ns和事件A被触发以后，才能分别结束
#从而，fork join语句块才能退出，执行下面的程序

 

initial begin
    $display ("@%0t: start fork.. .join example"，$time);
    #10 $display("@%0t: sequential after #10"，$time);
//fork join触发了四个子线程，需要不同的时间点完成打印操作
//最慢的时间为50ns。在fork join语句退出时，已经经历了10ns+50ns=60ns的仿真时间
//程序结束时。经历了60ns+80ns=140ns的仿真时间
    fork
        $display("@%0t: parallel start", $time) ;
        #50 $display("@%0t: parallel after #50"，$time);
        #10 $display("@%Ot: parallel after #10"， $time) ;
        begin
            #30 $display("@%0t: sequential after #30"，$time);
            #10 $display("@%0t: sequential after #10"，$time) ;
        end
    join
 
    $display("@%0t: after join"， $time) ;
    #80 $display("@%0t: finish after #80"，$time);
end

wait fork或者disable fork

        fork.. .join_any和fork.. .join_none语句结束后继续执行下面的程序，其一些未完成的子线程怎么处理。可以使用

wait fork：等待这些子程序全部完成
disable fork：停止这些子线程
 

task do_test;
    fork
        exec1) ;
        exec2() ;
    join_any
    fork
        exec3() ;
        exec4();
    join_none
 
    wait fork; //等待所有子线程结束
   // 在任务退出前，保证四个子线程都完成后，才退出任务。
endtask

task get_first( output int adr ) ;
//fork  join_any分别触发了三个同名的子线程。
//每个子线程完成时间不一样，都会给adr参数赋值。
//任务是只要其中一个线程完成，就可以退出任务
    fork
        wait_device( 1. adr ) ;
        wait_device( 7. adr ) ;
        wait_device( 13, adr ) ;
    join_any
//如果没有 disable fork，任务也可以退出，并且可以获得 wait_device( 1. adr )返回的变量
//后台的两个子线程有可能还在执行，甚至处于阻塞状态。
//这种还在等待的却已经不需要的子线程属于资源浪费
//在退出任务之前，通过 disable fork停止还在后台运行的不需要的子线程，
//保证退出任务时，资源被清理干净。
    disable fork;
endtask

时序控制
SV可以用来实现阻塞的时序控制的方式：

延迟控制（#）
事件（event）等待或者完成边沿触发（@）
电平触发式赋值（wait）
1、延迟控制即通过#来完成。

#10 rega = regb;
2、事件（event）控制，完成边沿触发方式即通过@来完成。

@r rega = regb;
@(posedge clock) rega = regb;
3、wait语句也可以与事件或者表达式结合来完成。

real AOR[];
initial wait(AOR.size() > 0) ....;