第六章：随机化（续1）

Posted 2021-01-02 xuqing125

6.6 pre_randomize和post_randomize函数

我们在调用randomize()函数之前或者之后要立即执行一些操作。比如，在随机化之前可能要设置类里的一些非随机变量（上下限、权重），或者随机化之后需要计算随机数据的误差矫正位。
SystemVerilog中可以使用void类型的pre_randomize和post_randomize函数来完成这些功能。void类型的函数并没有返回值，与任务不同，并不会消耗时间。

6.6.1 构造浴缸型分布函数

我们在实际的应用中，通常要用到一些非线性的随机分布，这时候我们希望能够有一种浴缸型的分布，在两端的概率大，中间的概率小。
可以通过详细描述dist约束构造浴缸型的分布，但是需要多次调整才能获得需要的形状。
在Verilog中，我们已经提供了很多非线性函数，例如：$dist函数，但是并没有浴缸型函数，这时我们可以通过两条指数曲线去构造我们想要的函数。
常用的函数：

• $random() ——平均分布，返回32比特有符号随机数；
• $urandom() ——平均分布，返回32比特无符号随机数；
• $urandom_range() ——在指定范围内的平均分配；
• $dist_exponential() ——指数衰落；
• $dist_normal() ——钟型分布；
• $dist_poisson() ——钟型分布；

• $dist_uniform() ——平均分布；
  
  
  值得一提的是由于变量value是由function计算得到的，而不是随机约束求解器得到的，所以并不需要rand修饰符定义。

  6.7 约束的技巧和技术

  我们怎样才能写出便于维护和修改的CRT？通常是有一些小技巧的。下面我们就这些技巧做一下介绍。

  6.7.1 使用变量的约束

  通常一些上下限还有一些权重值，可以通过设置一个变量来维护。
  
  可以通过改变read8_wt=0，来禁止这项命令生效。缺省情况下，read8_wt，read16_wt，read32_wt是1,1,1.

  6.7.2 用约束检查值的有效性

  调用handle.randomize()函数的同时，SystemVerilog会检查这些变量是否满足约束条件。

  6.7.3 调试函数

  在随机化的过程中，为了输出随机化的结果，我们通常会设置function void display()函数来进行可视化输出。

  6.7.4 非随机值的使用

  如果一套的随机约束已经产生了大部分你想要的激励向量，只有少数几个向量需要修改，那么你可以使用rand_mode()函数把这些变量设置成非随机变量。
  
  利用调试函数得出结果
  
  对length变量进行rand_mode()设置以后，约束丧失了对length的约束能力。

  6.7.5 随机化个别变量

  上一小节，我们讲了从一个大的约束里面除去对某个变量的约束，那么这一小节我们来讲，只对某一个或者某几个变量进行约束。
  在调用randomize()函数时只传递变量的一个子集，这样的话就只会随机化类里面的几个变量。只有参数列表里面的变量才会被随机化。所有的约束仍然保持有效。
  
  low是一个非随机变量，却被随机化赋于了一个随机值，并且满足约束条件。

  6.7.5 打开或关闭约束

  如果利用if-else语句声明的约束显得很复杂，可读性不是很强的情况下，可以采用打开或关闭进行约束。

  6.7.6 在测试过程中使用内嵌约束

  使用random()with{}内嵌约束语句使约束的作用范围局部化，作为对约束的补充是一种很好的做法。但是与之而来的问题是约束代码位于代码不同的位置，还难维护；其次很难在不同的测试里复用这些内嵌约束。

  6.7.7 在测试过程中使用外部约束

  我们知道函数的函数体可以在函数的外部定义，同样，约束的约束体也可以在类的外部定义。
  
• 外部约束可以放到另一个文件中，从而在不同的测试里可以复用外部约束。

• 外部约束对类的所有实例都起作用，而内嵌约束仅仅影响一次randomize()调用。

  6.8 随机化常见的错误

  6.8.1 小心使用有符号变量

• 除非必要，不要在随机约束里使用有符号的数据类型。

• 在使用无符号的数时，一定要注意是否溢出，这个问题可以通过限制位宽来解决。

  6.9 迭代和数组约束

  以上篇幅我们都只对标量类型的变量进行约束，现在思考如何在随机化数组时进行约束？
  利用foreach约束和一些数组函数可以改变值的分布性状。
  利用foreach会影响仿真器的运行速度，特别是遇到foreach嵌套的时候，这个时候我们可以通过使用randc变量来代替foreach的嵌套。

  6.9.1 数组的大小

  size()函数可以用来约束动态数组或队列里的元素个数。
  
  一定要设置数组的上限，否则会产生成千上万个元素。

  6.9.2 数组元素的和

  sum()函数可以用于约束数组中元素的和。在使用sum()函数的时候，你需要注意一下几点：
• 使用无符号的数
• 注意位宽

• 注意溢出问题

  6.9.3 约束数组和队列的每一个元素

  foreach能够对数组里的每一个元素进行约束。
  
  
  foreach约束只能有一个数组名，不允许使用层次化的引用。

  6.9.4 产生具有唯一元素值的数组

  怎么才能产生一个随机数组，使它的每一个元素的值都是唯一的呢？
  方法一：使用嵌套的foreach循环让求解器比较任意两个元素，但是这样会降低仿真器的求解速度。
  
  方法二：使用包含randc变量辅助类，这样的话就可以不断随机化同一个变量。
  
  方法三：最为常用的一种方法。将方法二中的常量参数化。**
  
  
• new函数用来产生max_value，用于RandcRange的参数输入。

• display函数用于调试输出。