评估事件调度 - Verilog 分层事件队列

Question

我正在尝试在 Python 中实现一个简单的基于事件的 Verilog 模拟器，但实际上我很难在规范中找到一些细节（IEEE 1364-2005 第 11 节）。

假设我刚刚在 clk 上执行了一个更新事件，它现在获得了新值 1（之前为 0）。根据规范，这需要我为敏感进程安排“评估事件”。

我是否必须将always @(posedge clk) 块的评估安排为活动或非活动事件？我猜后者是正确的？

或者实际上，更笼统地说。基本上所有事件都安排为非活动事件，但以下例外：

• 非阻塞分配更新为非阻塞分配事件
• 作为活动事件的连续分配

非常感谢！

Answer 1

默认情况下，一切都在 Active 区域中运行。例外情况是：

• #0 个阻止分配位于非活动区域
• 非阻塞分配位于 NBA 地区
• $monitor、$strobe 和 PLI/VPI 位于 Monitor 区域

我们可以通过在任何现有模拟器中运行以下命令来证明@ 发生在活动区域​​：

int x; 
initial begin 
   $monitor("From    $monitor: x is %0d",x); 
   #0 x = 5; // inactive event 
   x = 3; // active event (after inactive event)
   #1; // go to next time stamp
   fork
     #0 x = 7; // inactive event 
     x = 11; // active event 
   join
   #0 fork // inactive region
     #0 x = 2; // inactive event 
     x = 5; // active event 
     x <= 4; // NBA event 
   join
end 
// active event region
always @* $display("From @* $display: x is %0d",x); 

输出：

从@* $display: x 是 3 从 $monitor: x 是 3 从@* $display: x 是 11 从@* $display: x 是 7 从@* $display: x 是 5 从@* $display: x 是 2 从@* $display: x 是 4 从 $monitor: x 是 4

显示报告的次数多于监控次数。这排除了 @ 在 Monitor 或 Future 区域中的累积。显示正在报告每个事件区域。每个事件区域只能循环回活动区域。因此，@ 必须在 Active 区域中处理，并且每个更新变量 x 的区域都会触发新的 Active 区域事件。

这也可以通过查看 Verilog 的历史来证明。不幸的是，这没有很好的记录。我是通过 80 年代末 90 年代初使用/开发 verilog 的人了解到的。总的解释是：在 IEEE Std 1364-1995、@ 早于这两个区域之前，将 Inactive 和 NBA 区域添加到 Verilog。添加这些区域是为了向非确定性模拟器添加确定性。

always @(posedge clk) pipe0 = in;
always @(posedge clk) pipe1 = pipe0; // unpredictable, non-deterministic order

always @(posedge clk) #0 pipe0 = in; // Inactive region added some determinism
always @(posedge clk) pipe1 = pipe0; 

always @(posedge clk) #0 pipe0 = in; // But was fragile
always @(posedge clk) #0 pipe1 = pipe0; // unpredictable order again
always @(posedge clk) pipe2 = pipe1; 

always @(posedge clk) pipe0 <= in; 
always @(posedge clk) pipe1 <= pipe0; 
always @(posedge clk) pipe2 <= pipe1; // NBA region fixed it 
 ...
always @(posedge clk) pipeN <= pipeM; //             and made it scalable

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根据 cmets 的反馈进行澄清

事件被激活，而不是移动。激活的 NBA 事件进入if (E is an update event) 的真实条件，修改对象并安排新的评估事件（在下次进入Active 区域时处理）。一旦所有的activated 事件都完成了，调度就会回到while 循环的顶部。 NBA 区域仅分配值，评估实际上是在较早的 Active 区域阶段完成的。
从您的示例中：

module TEST;
   reg test = 0;
   reg test2 = 0;
   reg clk = 0;

   initial begin
      clk <= 1;
      test <= 1;
   end

   always @(posedge clk) begin
      test2 <= test;
   end
endmodule

while 循环的每次迭代都将如下所示：

迭代：0
  Active: 非活动：
  NBA：
      clk = clk$tmp
      测试 = 测试$tmp
迭代：1
  活动：
  非活动：
  NBA: Active: 非活动：
  NBA：
迭代：3
  Active: 非活动：
  NBA：
      测试2 = 测试2$tmp
迭代：4
  活动：
  非活动：
  NBA:  下一个模拟周期