SystemVerilog学习（2）——数据类型

一、概述

        和Verilog相比，SV提供了很多改进的数据结构。它们具有如下的优点：

1. 双状态数据类型：更好的性能，更低的内存消耗
2. 队列、动态和关联数组：减少内存消耗，自带搜索和分类功能
3. 类和结构：支持抽象数据结构
4. 联合和合并结构：允许对同一数据有多种视图（view）
5. 字符串：支持内建的字符序列
6. 枚举类型：方便代码编写，增加可读性

二、数据类型

        Verilog-1995有两种基本的数据类型：变量和线网（net)。它们各自都可以有四种取值：0、1、X、Z。

        RTL代码使用变量来存放组合和时序值。变量可以是单比特或多比特的无符号数（reg[7:0]m),32比特的有符号数（integer)，64比特的无符号数（time）或浮点数（real)。若干变量可以被一起存放到定宽数组里。所有的存储都是静态的，意味着所有的变量在整个仿真过程当中都是存活的，子程序（routine）不能通过堆栈来保存形式参数和局部变量。线网可以用来连接设计当中的不同部分，例如门和模块实例。尽管线网有很多种用法，但是大多数设计者还是使用标量或矢量wire来连接各个设计模块的端口。

        SV增加了很多新的数据类型，以便同时帮助设计和验证工程师。我们直接进行一个简单的总结，当我们谈到SV中的数据类型的时候，我们一般进行3个维度的区分：

• 变量(variable) 或者 线网(wire)
• 逻辑类型(logic) 或者 双状态数据类型(bit等)
• 有符号 或者 无符号

2.1 变量 or 线网

        我们知道在verilog中也有线网（wire）和变量（reg）的区分，并且在verilog中wire类型只能通过连续赋值（assign）进行驱动，reg类型只能通过过程赋值（always/inital）进行驱动。

        与verilog像类似，SV中也把线网类型描述成wire，并且也是只能够过连续赋值进行驱动，但是对于变量类型的描述有所不同，SV中对于经典的reg类型进行了改动，改成了variable，缩写为var。其最大的不同就在于它除了作为一个变量之外，还可以被连续赋值，门单元和模块所驱动（最简单的理解：reg不能用assign,但是var可以用assign赋值）。

        到这里可能就会产生一个疑问，既然var这么万能，那我们还保留wire干什么，反正都可以assign，wire似乎显得多此一举了。但是有要求是var类型不可以有多个结构性驱动，例如在对双向总线模型（inout）进行建模的时候。此时，需要使用wire类型，SV会对多个数据来源进行解析并确定最终值。

        默认为var类型（例如只写一个logic(下面马上说)，含义就是var logic）。

2.2 逻辑 或者 双状态数据

        verilog中所有的数据有4种可能的取值类型：0，1，X，Z。其中0，1不用过多的解释，X表示未知，Z表示高阻，也可以理解为没有驱动。但是在实际的硬件上是不存在所谓的X的，对于硬件，其并不存在X，只是我们无法获知其到底是什么状态，所以引入了X来对硬件进行建模。

        在SV中，数据类型被分成了两种，逻辑logic类型（四值逻辑）和双状态数据类型（二值逻辑）。对于logic来说，其可能的取值与verilog一致，也是上述的4种，但是为了更有利提高仿真器的性能并减少内存的使用量,SV引入了双状态数据类型，最简单的双状态数据类型是bit，它是无符号的，另外四种带符号的双状态数据类型是 byte，shortint，int 和 longint。

2.3 有符号 和 无符号

         没啥好说的：

三、补充说明 

1. 四值逻辑变量例如reg、logic或者integer等，在仿真开始时的初值为X
2. 二值逻辑变量例如bit等，在仿真开始时的初值为0
3. 如果在四值逻辑与二值逻辑的数据类型之间发生默认转换，那么Z和X值将转换为0。
4. 二值逻辑也可以用来实现可综合电路，只是二值逻辑由于没有 X 和 Z 值，因此对于硬件的描述会产生偏差，可能会出现仿真行为同综合电路结果不一致的情况。
5. SV添加void类型来表示空类型，经常用在函数定义时表示不会返回数值，同C语言的void使用方法
6. SV添加shortreal表示32位单精度浮点类型，同C语言的float；而Verilog的real类型表示双精度浮点类型，同C语言的double。