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Tenstbench的基本组件包括generator、driver、monitor、checker。组件自底向上可以分为3个层次：

• signal layer
  • driver：将抽象层次的数据变成带有时序的信号，送到DUT端口
  • monitor：将带有时序信息的端口信号转换成抽象的数据，送到上层处理
• encapsulation layer
  • generator：产生灌入DUT的激励，如随机激励、带约束的激励
  • reference model：以更抽象的方式实现与DUT相同的功能
  • checker：比较RM与DUT的输出，常用scoreboard来统计比较结果
• function layer
  • testcase：各种可能场景的测试用例，可以认为其层次在testbench之上

Lab3关注的是上述组件中的monitor和checker，在Lab2的基础上通过自顶向下的方式完善整个testbench。

Top-level test env

Top-level的initial块调用所有待完成的任务，包括前面两个lab中的reset()、gen()、send()，新增recv()和check()。这里要注意的是，send()与recv()是并发执行的进程。

	……logic [7:0] pkt2cmp_payload[$];initial beginreset();repeat(run_for_n_packets) begingen();fork			// send and recv are parallel processsend();recv();joincheck();		// compare results of recv and genendend……

Monitor

recv transactor

与send()类似，recv()也是transactor，即不直接与DUT通信，而是调用monitor来收集数据。

	task recv();get_payload();	// call monitor driverendtask: recv

recv monitor

与DUT直接通信的monitor是get_payload任务，任务可以分成以下两部分：

1. 等待输出帧frameo_n有效，当frameo_n有效之后进入下一步，若输出帧长时间无效则退出程序。
2. 输出帧有效后，检测valido_n是否有效，若有效则将输出结果缓存起来：1）假设frameo_n一直有效，则在收到8个数据以后结束for循环，将这一byte的数据添加到数据包中；2）假设frameo_n变成无效状态，若此时正好接收到8个数据，则同样把数据添加到数据包中并结束任务，否则打印错误信息并结束仿真。

• 若valido_n无效会出现什么样的结果？ for-loop中所有的if都不满足的话，不采集输出端的数据，直接执行@(rtr_io.cb)即更新仿真时间。这也是 i 的递增必须发生在valido_n有效之后的原因，如果valido_n无效时 i 也递增的话，会出现接收的数据非byte对齐的情况。
• 何时跳出for-loop？i = 8即不满足for循环条件i < 8时，跳出for-loop。注意： 执行return结束了整个任务，肯定也跳出了for-loop，但执行return的必要条件是i = 8，仍然是在不满足for循环条件时跳出循环的。
• 何时跳出forever-loop？直到frameo_n无效且此时数据是byte对齐的，才能跳出forever-loop。注意：执行$finish是因为发生了error，不能认为正确跳出了循环。

	task get_payload();pkt2cmp_payload.delete();// waiting for negedge of frameo_nfork		// limit the work domain of "disable fork"begin: wd_timer_fork	// keep fork...join_any and disable fork working squentiallyfork: frameo_wd_timer@(negedge rtr_io.cb.frameo_n[da]);beginrepeat(1000) @(rtr_io.cb);$display("\n%m\n [ERROR]%t Frame signal timed out！",$realtime);$finish;endjoin_any: frameo_wd_timerdisable fork;	// terminate the child-process aboveend: wd_timer_forkjoin// sampling output data from DUTforever beginlogic[7:0] datum;for(int i=0; i<8;  ) begin	// warning hits: without for_stepif(!rtr_io.cb.valido_n[da]) datum[i++] = rtr_io.cb.dout[i];if(rtr_io.cb.frameo_n[da])if(i==8) beginpkt2cmp_payload.push_back(datum);return;		// exit taskendelse begin$display("\n%m\n [ERROR]%t Packet not byte aligned！",$realtime);$finish;	// exit simulationend@(rtr_io.cb);				endpkt2cmp_payload.push_back(datum);endendtask: get_payload

• fork…join内的语句块称为子进程，执行这段fork…join块的代码称为父进程。
  • fork..join的执行顺序是：子进程全部执行完毕后再执行父进程。
  • fork..join_any：子进程中的任何一个执行完毕后执行父进程。
  • fork..join_none：父进程不会被阻塞，与所有子进程并发执行。参考link
  • 注意：fork…join_any中任一子进程结束则开始执行父进程，此时其他子进程仍在并发执行！
  • disable fork：用来终止调用进程的所有活跃进程（杀伤力大）。常和fork…join_any同时使用，提前结束进程。参考link
  • wait fork：引起调用进程阻塞直到它的所有子进程结束。常和for循环、fork…join_none同时使用，并行启动多个进程。
• $dispaly任务中第一个参数为打印格式，后续参数为输出列表。参考link
  • 这里的%m表示打印当前display语句所在的模块层次，%t表示打印当前的仿真时间。
  • $time返回一个64bit的整数来表示的当前仿真时刻值，该时刻以模块的仿真时间尺度（见timescale）为基准。
  • $realtime返回的时间数字是一个实型数，该数字也是以时间尺度为基准的。
• system verilog增加了return声明，用于从一个非void函数中返回数值或者从一个void函数或任务返回。
  • return声明可以在任务或函数执行流程的任意一点执行。
  • 当return声明执行后，任务或者函数立即退出而不需要执行到任务或者函数的末尾。

Checker

compare function

创建任务check()将收到的数据包与源数据包比较，其中调用了自定义函数compare()比较两个数据包的尺寸和数据内容。只有当尺寸和内容都一致时，才会得到传输正确的结果，函数返回1；否则返回0，并打印错误信息。

	function compare(ref string message0);if(payload.size() != pkt2cmp_payload.size()) beginmessage0 = "Payload Size Mismatch:\n";message0 = { message0, $sformatf("payload.size() = %0d, pkt2cmp_payload.size() = %0d\n", payload.size(), pkt2cmp_payload.size()) };return (0);endif(payload == pkt2cmp_payload) ;else beginmessage0 = "Payload Content Mismatch:\n";message0 = { message0, $sformatf("Packet Sent: %p \n Packet Received: %p", payload, pkt2cmp_payload) };return (0);endmessage0 = "Successfully Compared";return(1);endfunction: compare 

• 加ref关键字采用标准的地址传递，即引用地址而非引用值！参考link
  • compare(ref string message0)的形参为字符串message，函数定义时为message开辟一段内存空间
  • 函数被调用时，实参将指向形参message所在的空间，并对空间中的内容进行修改
  • 函数调用结束后，该内存空间中的值已经被修改了
• $sformatf的作用是整理字符串的打印格式，而非直接打印字符串。参考link
  • %0d中，d表示以十进制格式输出，在%和d之间加上0使输出数据时总是用最少的位数来显示表达式的当前值
  • %p可用于打印聚合表达式，例如解压缩结构、队列、数组和联合数组等。参考link

check task

在checker中定义一个字符串变量，用于比较结果的打印，以及一个计数器来统计对比结果。如果发现数据包发送不正确，则打印具体的错误信息，并结束仿真；如果对比结果显示数据包发送正确，则统计发送的数据包的个数或者编号。

	  task check();string message1;static int pkts_checked = 0;if ( !compare(message1) ) begin$display("\n%m\n[ERROR]%t Packet #%0d %s\n", $realtime, pkts_checked, message1);$finish;end$display("[NOTE]%t Packet #%0d %s", $realtime, pkts_checked++, message1);endtask: check

• message1即为实参，调用compare函数时，message1将指向前面的message0的内存空间，并对内存中的数据做修改。
• pkt_checked定义为static型变量，表示对所有对象都是可见的，被多个对象共享，在实例内外对它的修改都能生效。参考link

make bad

为了验证compare方法的正确性，既要保证对于正确的rtl代码能得出successfully的结果，也要确保错误的rtl能够给出mismatch的结果。原教程中给出了一个bad rtl，通过make bad可以编译错误的代码。从仿真结果来看，当[sa]=15作为输入端向[da]=8端口输出数据时，输出端数据全为X态。