UVM Sequence基礎及仲裁機制

sequence機制

sequence機制用于產(chǎn)生激勵，它是UVM中最重要的機制之一。

在一個規(guī)范化的UVM驗證平臺中，driver只負責驅(qū)動transaction，而不負責產(chǎn)生transaction。雖然將激勵放在driver的main_phase中也是可行的，但是如果要對激勵作修改，則擴展性較差，所以規(guī)范化的UVM驗證平臺中，我們將激勵改為放在sequence中去寫。

sequence機制有兩大組成部分，一是sequence，二是sequencer。driver就負責驅(qū)動激勵，激勵內(nèi)容由sequence完成。只有在sequencer的幫助下，sequence產(chǎn)生出的transaction才能最終送給driver。

sequence就像是一個彈夾，里面的子彈是transaction，而sequencer是一把

槍。

在不同的測試用例中，將不同的sequence設置成sequencer的main_phase的default_sequence。當sequencer執(zhí)行到main_phase時，發(fā)現(xiàn)有default_sequence，那么它就啟動sequence。

Sequence啟動

當定義完一個sequence后，可以使用start任務將其啟動。

my_sequence my_seq;my_seq = my_sequence::type_id::create("my_seq");my_seq.start(sequencer);

除了上述直接啟動之外，還可以使用default_sequence啟動。

uvm_config_db#(uvm_object_wrapper)::set(this,"env.i_agt.sqr.main_phase","default_sequence",case0_sequence::type_id::get());

還可以先實例化要啟動的sequence，之后再通過default_sequence啟動：

function void my_case0::build_phase(uvm_phase phase);case0_sequence cseq;super.build_phase(phase);cseq = new("cseq");uvm_config_db#(uvm_sequence_base)::set(this,"env.i_agt.sqr.main_phase","default_sequence",cseq);endfunction

當一個sequence啟動后會自動執(zhí)行sequence的body任務。其實，除了body外，還會自動調(diào)用sequence的pre_body與post_body：

class case0_sequence extends uvm_sequence #(my_transaction);virtual task pre_body();`uvm_info("sequence0", "pre_body is called!!!", UVM_LOW)endtaskvirtual task post_body();`uvm_info("sequence0", "post_body is called!!!", UVM_LOW)endtaskvirtual task body();#100;`uvm_info("sequence0", "body is called!!!", UVM_LOW)endtask`uvm_object_utils(case0_sequence)endclass

sequence的仲裁機制

UVM支持在同一個sequencer上可以啟動多個sequence。

在my_sequencer上同時啟動了兩個sequence：sequence1和sequence2，代碼如下所示：

task my_case0::main_phase(uvm_phase phase); sequence0 seq0; sequence1 seq1; seq0 = new("seq0"); seq0.starting_phase = phase; seq1 = new("seq1"); seq1.starting_phase = phase; fork seq0.start(env.i_agt.sqr); seq1.start(env.i_agt.sqr); joinendtask

其中sequence0的定義為：

class sequence0 extends uvm_sequence #(my_transaction);virtual task body();
repeat (5) begin`uvm_do(m_trans)`uvm_info("sequence0", "send one transaction", UVM_MEDIUM)end#100;
endtask`uvm_object_utils(sequence0)endclass

sequence1的定義為：

class sequence1 extends uvm_sequence #(my_transaction);virtual task body();
repeat (5) begin`uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;})`uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM)end#100;
endtask`uvm_object_utils(sequence1)endclass

當使用uvm_do或者uvm_do_with宏時，產(chǎn)生的transaction的優(yōu)先級是默認的優(yōu)先級，即-1，這個數(shù)值必須是一個大于等于-1的整數(shù)。數(shù)字越大，優(yōu)先級越高。

運行如上代碼后，會顯示兩個sequence交替產(chǎn)生transaction：

# UVM_INFO my_case0.sv(15) @ 85900: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq0 [sequence0] send one transaction# UVM_INFO my_case0.sv(37) @ 112500: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq1 [sequence1] send one transaction# UVM_INFO my_case0.sv(15) @ 149300: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq0 [sequence0] send one transaction# UVM_INFO my_case0.sv(37) @ 200500: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq1 [sequence1] send one transaction# UVM_INFO my_case0.sv(15) @ 380700: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq0 [sequence0] send one transaction# UVM_INFO my_case0.sv(37) @ 436500: uvm_test_top.env.i_agt.sqr@@seq1 [sequence1] send one transaction

Sequence仲裁機制

1、transaction的優(yōu)先級

可以通過uvm_do_pri及uvm_do_pri_with改變所產(chǎn)生的transaction的優(yōu)先級：

class sequence0 extends uvm_sequence #(my_transaction);…10 virtual task body();…13 repeat (5) begin14 `uvm_do_pri(m_trans, 100)15 `uvm_info("sequence0", "send one transaction", UVM_MEDIUM)16 end17 #100;…20 endtask…23 endclass2425 class sequence1 extends uvm_sequence #(my_transaction);…32 virtual task body();…35 repeat (5) begin36 `uvm_do_pri_with(m_trans, 200, {m_trans.pload.size < 500;})37 `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM)38 end…42 endtask…45 endclass uvm_do_pri與uvm_do_pri_with的第二個參數(shù)是優(yōu)先級，這個數(shù)值必須是一個大于等于-1的整數(shù)。數(shù)字越大，優(yōu)先級越高。

但是運行上述代碼，發(fā)現(xiàn)并沒有如預期的那樣，而是sequence0與sequence1交替產(chǎn)生transaction。這是因為，在默認情況下sequencer的仲裁算法是SEQ_ARB_FIFO。它會嚴格遵循先入先出的順序，而不會考慮優(yōu)先級。

但這里存在sequencer的仲裁算法：

SEQ_ARB_FIFO,SEQ_ARB_WEIGHTED,SEQ_ARB_RANDOM,SEQ_ARB_STRICT_FIFO,SEQ_ARB_STRICT_RANDOM,SEQ_ARB_USER

在默認情況下sequencer的仲裁算法是SEQ_ARB_FIFO。它會嚴格遵循先入先出的順序，而不會考慮優(yōu)先級。

SEQ_ARB_WEIGHTED是加權(quán)的仲裁；

SEQ_ARB_RANDOM是完全隨機選擇；

SEQ_ARB_STRICT_FIFO是嚴格按照優(yōu)先級的，當有多個同一優(yōu)先級的sequence時，按照先入先出的順序選擇；

SEQ_ARB_STRICT_RANDOM是嚴格按照優(yōu)先級的，當有多個同一優(yōu)先級的sequence時，隨機從最高優(yōu)先級中選擇；

SEQ_ARB_USER則是用戶可以自定義一種新的仲裁算法。

因此，若想使優(yōu)先級起作用，應該設置仲裁算法為SEQ_ARB_STRICT_FIFO或者SEQ_ARB_STRICT_RANDOM：

因此，my_case0代碼改為如下：

task my_case0::main_phase(uvm_phase phase);… env.i_agt.sqr.set_arbitration(SEQ_ARB_STRICT_FIFO); fork seq0.start(env.i_agt.sqr); seq1.start(env.i_agt.sqr); joinendtask

經(jīng)過如上的設置后，會發(fā)現(xiàn)直到sequence1發(fā)送完transaction后，sequence0才開始發(fā)送。

Sequence仲裁機制

2、sequence的優(yōu)先級

除transaction有優(yōu)先級外，sequence也有優(yōu)先級的概念?？梢栽趕equence啟動時指定其優(yōu)先級。

start任務的第一個參數(shù)是sequencer，第二個參數(shù)是parent sequence，可以設置為null，第三個參數(shù)是優(yōu)先級，如果不指定則此值為-1，它同樣不能設置為一個小于-1的數(shù)字。這個數(shù)值必須是一個大于等于-1的整數(shù)。數(shù)字越大，優(yōu)先級越高。

task my_case0::main_phase(uvm_phase phase); env.i_agt.sqr.set_arbitration(SEQ_ARB_STRICT_FIFO); fork seq0.start(env.i_agt.sqr, null, 100); seq1.start(env.i_agt.sqr, null, 200); joinendtask

運行上述代碼，會發(fā)現(xiàn)sequence1中的transaction完全發(fā)送完后才發(fā)送sequence0中的transaction。

即不在uvm_do系列宏中指定優(yōu)先級。運行上述代碼，會發(fā)現(xiàn)

sequence1中的transaction完全發(fā)送完后才發(fā)送sequence0中的transaction。所以，對sequence設置優(yōu)先級的本質(zhì)即設置其內(nèi)產(chǎn)生的

transaction的優(yōu)先級。

Sequencer lock操作

lock操作，就是sequence向sequencer發(fā)送一個請求，這個請求與其他sequence發(fā)送transaction的請求一同被放入sequencer的仲裁隊列中。當其前面的所有請求被處理完畢后，sequencer就開始響應這個lock請求，此后sequencer會一直連續(xù)發(fā)送此sequence的transaction，直到unlock操作被調(diào)用。從效果上看，此sequencer的所有權(quán)并沒有被所有的sequence共享，而是被申請lock操作的sequence獨占了。一個使用lock操作的sequence為：

class sequence1 extends uvm_sequence #(my_transaction); virtual task body(); repeat (3) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end lock(); `uvm_info("sequence1", "locked the sequencer ", UVM_MEDIUM) repeat (4) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end `uvm_info("sequence1", "unlocked the sequencer ", UVM_MEDIUM) unlock(); repeat (3) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end endtaskendclass 將此sequence1與下面的sequence0在env.i_agt.sqr上啟動，

3 class sequence0 extends uvm_sequence #(my_transaction);…10 virtual task body();…13 repeat (5) begin14 `uvm_do(m_trans)15 `uvm_info("sequence0", "send one transaction", UVM_MEDIUM)16 end17 #100;…20 endtask2122 `uvm_object_utils(sequence0)23 endclass

在env.i_agt.sqr上啟動，

task my_case0::main_phase(uvm_phase phase);58 sequence0 seq0;59 sequence1 seq1;6061 seq0 = new("seq0");62 seq0.starting_phase = phase;63 seq1 = new("seq1");64 seq1.starting_phase = phase;65 fork66 seq0.start(env.i_agt.sqr);67 seq1.start(env.i_agt.sqr);68 join69 endtask 會發(fā)現(xiàn)在lock語句前，sequence0和seuquence1交替產(chǎn)生transaction；在lock語句后，一直發(fā)送sequence1的transaction，直到unlock語句被調(diào)用后，sequence0和seuquence1又開始交替產(chǎn)生transaction。

如果兩個sequence都試圖使用lock任務來獲取sequencer的所有權(quán)則會如何呢？答案是先獲得所有權(quán)的sequence在執(zhí)行完畢后才

會將所有權(quán)交還給另外一個sequence。

Sequence grab操作

與lock操作一樣，grab操作也用于暫時擁有sequencer的所有權(quán)，只是grab操作比lock操作優(yōu)先級更高。lock請求是被插入sequencer仲裁隊列的最后面，等到它時，它前面的仲裁請求都已經(jīng)結(jié)束了。grab請求則被放入sequencer仲裁隊列的最前面，它幾乎是一發(fā)出就擁有了sequencer的所有權(quán)。

class sequence1 extends uvm_sequence #(my_transaction); virtual task body(); repeat (3) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end grab(); `uvm_info("sequence1", "grab the sequencer ", UVM_MEDIUM) repeat (4) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end `uvm_info("sequence1", "ungrab the sequencer ", UVM_MEDIUM) ungrab(); repeat (3) begin `uvm_do_with(m_trans, {m_trans.pload.size < 500;}) `uvm_info("sequence1", "send one transaction", UVM_MEDIUM) end endtask `uvm_object_utils(sequence1)endclass

如果兩個sequence同時試圖使用grab任務獲取sequencer的所有權(quán)將會如何呢？這種情況與兩個sequence同時試圖調(diào)用lock函數(shù)一樣，在先獲得所有權(quán)的sequence執(zhí)行完畢后才會將所有權(quán)交還給另外一個試圖所有權(quán)的sequence。

如果一個sequence在使用grab任務獲取sequencer的所有權(quán)前，另外一個sequence已經(jīng)使用lock任務獲得了sequencer的所有權(quán)則會如何呢？答案是grab任務會一直等待lock的釋放。grab任務還是比較講文明的，雖然它會插隊，但是絕不會打斷別人正在進行的事情。

Sequence的有效性

當有多個sequence同時在一個sequencer上啟動時，所有的sequence都參與仲裁，根據(jù)算法決定哪個sequence發(fā)送transaction。仲裁算法是由sequencer決定的，sequence除了可以在優(yōu)先級上進行設置外，對仲裁的結(jié)果無能為力。

通過lock任務和grab任務，sequence可以獨占sequencer，強行使sequencer發(fā)送自己產(chǎn)生的transaction。同樣的，UVM也提供措施使sequence可以在一定時間內(nèi)不參與仲裁，即令此sequence失效。

sequencer在仲裁時，會查看sequence的is_relevant函數(shù)的返回結(jié)果。如果為1，說明此sequence有效，否則無效。因此可以通過重載is_relevant函數(shù)來使sequence失效：

文章內(nèi)容參考自：張強《UVM實戰(zhàn)》