在 systemverilog 中正确使用“禁用分叉”

Posted 2023-02-19

【中文标题】在 systemverilog 中正确使用“禁用分叉”

【英文标题】：proper use of "disable fork" in systemverilog

【发布时间】：2012-12-26 13:59:42

【问题描述】：

我有类似下面的伪代码：

for (lets say 10 iterations)
begin
// Do some configuration changes
    fork
        begin
        ///apply input to design
        end
        begin
        while (1)
        /// at particular point update expected status / values
        end
        begin
        while (1)
        /// read status and verify with expected values
        end
    join_any
end

来自代码：只有输入的应用程序才能中断分叉，因为其他 2 个线程正在 while (1) 下工作 我想在 for 的每次迭代之间禁用所有线程，即一旦应用输入流 - 禁用所有生成的线程，直到下一次迭代开始（使用新配置）

所以我将上面的代码修改为

 ....
 join_any
 disable_fork
 end

但是，这似乎也禁用了 for 循环/或类似的东西，我不明白，但效果是测试挂起。 谁能解释一下原因和解决方法？

【问题讨论】：

这可能会变成一个无用的问题：在禁用不会导致更多事务的分叉后，我没有释放信号量。我目前正在调试，稍后会更新

你想完成什么？你确定你需要一个并行块吗？

谢谢@Adam12 是的，这些块需要并行，我需要验证功能的方式。我正在尝试验证在更新特定寄存器时读取是否提供有效数据。是的，问题是因为我没有发布信号量。我已经解决了它并且它现在可以正常工作了

【参考方案1】：

"disable fork" 不仅会杀死由您的 fork...join_any 启动的进程，还会杀死作为执行 disable-fork 的同一进程的后代的任何其他进程。如果您在该进程生命周期的早期启动了任何其他进程（例如，使用 fork...join_none），那么这些其他进程也将被终止。

您可以通过使您的 fork...join_any 及其后来的 disable-fork 在其自己的新子进程中运行来相当容易地防止这种情况发生。这限制了您的 disable-fork 的影响，因此它只能影响您关心的新启动的进程，并保证没有其他不需要的影响。

通过将整个混乱包含在“fork begin...end join”中来做到这一点，如下所示：

fork begin // isolate the following code as a single child process
  fork  // launch the processes you wish to manage
    apply_input();
    update_status();
    verify_status();
  join_any // kill off the *_status threads when apply_input terminates
  disable fork;
end join // end of child process isolation

这是 fork...join_any 和 fork...join_none 的一个众所周知的问题。最近在 Verification Guild 论坛上对此进行了讨论，并在 Sutherland 和 Mills 的书“Verilog 和 SystemVerilog Gotchas”的第 79 和第 80 节中进行了描述。

将“fork begin”和“end join”放在单行上是不寻常的，但我喜欢它作为一种非常明显的方式，即我正在同步地分叉一个子进程。通常这将是无用的事情，但在这种情况下，这是必不可少的。

这个成语很常见，也很容易出错，你可能更喜欢将它封装在一对宏中（我不喜欢这样，但是...）：

`define BEGIN_FIRST_OF fork begin fork
`define END_FIRST_OF join_any disable fork; end join

现在你可以写...

`BEGIN_FIRST_OF
    apply_input();
    update_status();
    verify_status();
`END_FIRST_OF

其中名称“...FIRST_OF”旨在反映与执行相同操作的 Specman (e) 语言结构的相似性。

【讨论】：

谢谢，这更有意义。到目前为止，我的测试中只有一个分支，所以我的方法是有效的，但我正在将它们更改为您建议的，以便将它们与未来的更改隔离开来。我同意你的看法，至少在我习惯正确的方法之前我不会使用定义

【参考方案2】：

您应该考虑在 SystemVerilog 中使用 processes 而不是 disable

process process1;
process process2;
fork
  begin
    process1 = process::self();
    # do something in process 1
  end
  begin
    process2 = process::self();
    # do something in process 2
  end
join_any
#1;
if (process1 != null && process1.status != process::FINISHED)
  process1.kill();
if (process2 != null && process2.status != process::FINISHED)
  process2.kill();

它应该比禁用更安全。

【讨论】：

即使这样也会有竞争条件，因为 process1 甚至可以在 process2 创建之前完成。

@VineethVS，不确定你的意思。空检查不包括吗？

@Diegomanas 不，空检查是为了确保被调用的进程不为空。如果进程 1 完成时甚至没有创建进程 2，会发生什么情况。

我可能在这里遗漏了一些东西。但是，如果您的进程甚至没有创建，那么保存进程处理程序 (process1/2) 的变量将不会被初始化，因为它是在进程本身内部完成的。因此，空处理程序

【参考方案3】：

禁用分叉应该可以正常工作。这是一个小例子。

 module top;

      initial
      begin
          $display(" BEFORE fork  time = %0t ",$time );

          for(int i = 0 ; i < 3 ; i++)
          begin
            fork
              automatic int j = i;
              begin
                  $display(" Action thread started time = %0t  j: %0d",$time,j);
                  #(10*j);
                  $display(" Action thread ended time = %0t  j: %0d",$time,j);
              end

              begin
                 $display(" Entered timeout_15 = %0t j: %0d",$time,j);
                 #15;
                 $display(" Ended timeout_15 = %0t j: %0d",$time,j);
              end
            join_any

            disable fork; // it kills all processes
            $display("---------------------------------------------------");
        end

       #100; // This is to make sure if there any threads ..

       $display(" time = %0d Outside the main fork ",$time );
       $display(" time = %0d  After wait fork ",$time );
      end
    endmodule

输出::

BEFORE fork  time = 0
 Action thread started time = 0  j: 0
 Entered timeout_15 = 0 j: 0
 Action thread ended time = 0  j: 0
---------------------------------------------------
 Action thread started time = 0  j: 1
 Entered timeout_15 = 0 j: 1
 Action thread ended time = 10  j: 1
---------------------------------------------------
 Action thread started time = 10  j: 2
 Entered timeout_15 = 10 j: 2
 Ended timeout_15 = 25 j: 2
---------------------------------------------------
 time = 125 Outside the main fork
 time = 125  After wait fork

【讨论】：

因为这里的fork被封装到了begin/end块中