【前端验证】fork-join_none线程立即执行的一次代码优化记录

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前言

【system verilog】fork-join_none与循环语句共同使用的行为探究

很早之前写过关于fork-join_none的探究文章，最近被人指出了一些错误：

我仔细理解了下他的意思，觉得确实使用#0来立刻进行进行阻塞，进而达到立即执行fork-join_none内语句的方式是比较合理的（当然了，其他阻塞行为一样会让fork-join_none内的语句执行，但不能达到立刻执行的效果）。经过这个勘误和指点后，我突然觉得又通彻了一些。

恰巧最近自己也在写一些验证的代码， 遇到了类似的问题，同时还帮别人debug了非常相似的问题（以下为被夸实录）：

场景复盘

所以具体来说是个什么场景呢？最终完成部分代码片段如下：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            fork begin
                automatic bit[255:0]send_rdata = rdata;
                `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == send_rdata; r_trc.last == 1'b1;})
                end join_none
                #0;
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end

 简单而言，就是一个简化的axi_slave（不过不需要总线地址对齐），当收到ar请求时要按照size返回对应笔rdata到总线上。因此代码组织最开始也比较简单，就是看arsize然后在ram中寻址返回数据并且给数据加一个随机延迟，因此最开始完成的代码是这样的：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == rdata; r_trc.last == 1'b1;})
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end

 然后就发现了第一个问题，`uvm_do的返回时间是在driver中的seq_item_port.item_done()之后的，那么也就是说回到a_port.get(a_trc)时候是前一个ar的rdata已经发完的时间，而不是真正的从总线上获取到ar请求的时间，在这段时间里ram中的数据可能已经被改写了，因此`uvm_do必须要提并行线程来执行，所以代码就改成了这样：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            fork
                `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == rdata; r_trc.last == 1'b1;})
            join_none
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end

然后继续仿真，就发现了第二个问题，r_trc并没有在`uvm_do_on_with的时刻就开始在driver内执行，而是呈现了比较奇怪的行为（当然这个问题并不一定是不加#0引起的），因此结合前言中的内容，我机智的加入了#0来及时执行提起的线程：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            fork
                `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == rdata; r_trc.last == 1'b1;})
            join_none
            #0;
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end

而后继续跑仿真，自然而然的遇到了第三个问题，图示如下：

我的rdata只有一份，但是线程有多个，那么会导致每个线程中使用的rdata并不是预期的值 ，因此还要进一步的优化代码：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            fork begin
                automatic bit[255:0]send_rdata = rdata;
                `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == send_rdata; r_trc.last == 1'b1;})
                end join_none
                #0;
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end

经过三次的优化之后，仿真行为终于符合了我的预期！

最后一下，经过和别人的讨论，其实不加#0也是可以的，这个时候需要把automatic赋值放在fork-join_none外面：

while(1)begin
    bit[255:0]rdata;
    p_sequencer.a_port.get(a_trc);
    ...
    for(int i=0; i<a_trc.size; i=i+1)begin
        rdata[(i%32)*8 +:8] = p_sequencer.ram[addr][7:0];
        if(i == arsize-1)begin
            r_transaction  r_trc = new();
            automatic bit[255:0]send_rdata = rdata;
            fork
                `uvm_do_on_with(r_trc, p_sequencer.r_sqr, {r_trc.data == send_rdata; r_trc.last == 1'b1;})
            join_none
        end
        else begin
            ...
        end
    end
end