UVM手把手教程系列（二）Phase機制簡單介紹

phase機制介紹

UVM中的phase，按照其是否消耗仿真時間（$time打印出的時間）的特性，可以分成兩大類，一類是function phase，如 build_phase、connect_phase等，這些phase都不耗費仿真時間，通過函數來實現；另外一類是task phase，如run_phase等，它們耗費 仿真時間，通過任務來實現。給DUT施加激勵、監測DUT的輸出都是在這些phase中完成的。在下圖中，灰色背景所示的是task phase，其他為function phase。

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上面的所有phase都是按順序自上而下自動執行。

class my_case0 extends base_test; 
string tID = get_type_name();

virtual function void build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "build_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

virtual function void start_of_simulation_phase(uvm_phase phase);
    super.start_of_simulation_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "start_of_simulation_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

virtual task run_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "run_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual task pre_reset_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "pre_reset_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual task post_shutdown_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "post_shutdown_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual function void extract_phase(uvm_phase phase);
    super.extract_phase(phase);
`uvm_info(tID, "extract_phase is executed", UVM_LOW)

virtual function void final_phase(uvm_phase phase);
    super.final_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "final_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

endclass

運行上述代碼，可以看到各phase被依次執行。

需要注意的一點是就是run_phase和右邊的12個phase，是并列關系，而不是說run_phase包含右邊的12個phase，它們是并行運行的，它們的順序大致如下：

fork
    begin
        run_phase();
    end
    begin
        pre_reset_phase();
        reset_phase();
        post_reset_phase();
        pre_configure_phase();
        configure_phase();
        post_configure_phase();
        pre_main_phase();
        main_phase();
        post_main_phase();
        pre_shutdown_phase();
        shutdown_phase();
        post_shutdown_phase();
    end
join

UVM提供了如此多的phase，在一般的應用中，無論是function phase還是task phase都不會將它們全部用上。使用頻率最高的 是build_phase、connect_phase和main_phase。這么多phase除了方便驗證人員將不同的代碼寫在不同的phase外，還有利于其他驗證 方法學向UVM遷移。一般的驗證方法學都會把仿真分成不同的階段，但是這些階段的劃分通常沒有UVM分得這么多、這么細 致。所以一般來說，當其他驗證方法學向UVM遷移的時候，總能找到一個phase來對應原來方法學中的仿真階段，這為遷移提供 了便利。

Phase的執行順序

build_phase是按照自上而下的順序執行的，在下圖中，先執行uvm_test_top的build_phase，再執行env的build_phase。

除了build_phase，所有不耗費仿真時間的phase都是自下而上執行的，對于connect_phase即先執行driver和monitor的connect_phase，再執行agent的connect_phase。

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看到這里，很多同學可能就有三個疑惑。

對于i_agt、mdl、scb、o_agt這幾個兄弟關系的component，執行順序是什么樣的？

每個component里面都有build_phase和main_phase，是按component執行還是按phase的順序執行？

那幾個task phase，是會消耗仿真時間的，是按照什么樣的順序執行的？

Answer：

無論是自上而下還是自下而上，都只適應于UVM樹中有直系關系的component。對于同一層次的、具有兄弟關系的 component，如driver與monitor，它們是按照字典的順序執行的，這里的字典序的排序 依據new時指定的名字。假如monitor在new時指定的名字為aaa，而driver的名字為bbb，那么將會先執行monitor的build_phase。反之 若monitor為mon，driver為drv，那么將會先執行driver的build_phase。

我們本節提到的bulid_phase、connect_phase、run_phase這些都是時間的概念，而上面這個圖中各個component的關系是空間的概念。在執行時，先把各個component中的build_phase執行完，再執行各個component的connect_phase，再執行各個component的run_phase。

類似run_phase、main_phase等task_phase也都是按照自下而上的順序執行的。但是與前面function phase自下而上執行不同的是，這種task phase是耗費時間的，所以它并不是等到“下面”的phase（如driver的run_phase）執行完才執行“上面”的phase（如agent 的run_phase），而是將這些run_phase通過fork…join_none的形式全部啟動。所以，更準確的說法是自下而上的啟動，同時在運行。

但一般我們的環境中，只有driver和monitor里面會有run_phase或者main_phase的定義，像agent這種封裝類的component，不會定義task_phase。

對于同一component來說，其12個run-time的phase是順序執行的，但是它們也僅僅是順序執行，并不是說前面一個phase執行完 就立即執行后一個phase。以main_phase和post_main_phase為例，對于A component來說，其main_phase在0時刻開始執行，100時刻 執行完畢；對于B component來說，其main_phase在0時刻開始執行，200時刻執行完畢；此時整個驗證平臺的main_phase才執行完畢，接下來執行post_main_phase，即A和B的post_main_phase都是在200時刻開始執 行。假設A的post_main_phase執行完畢需要300個時間單位，而B只需要200個時間單位，無論是A或者B，其后續都沒有其他耗時 間的phase了，整個驗證平臺會在500時刻關閉。

可以看到對于A來說，main_phase在100時刻結束，其post_main_phase在200時刻開始執行。在100～200時刻，A處于等待B的 狀態，除了等待不做任何事情。B的post_main_phase在400時刻結束，之后就處于等待A的狀態。

這個過程如下圖所示：

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無論從A還是B的角度來看，都存在一段空白等待時間。但是從整個驗證平臺的角度來看，各個task phase之間是沒有任何空白的。

除了兄弟關系的component，還有一種叔侄關系的component，如my_scoreboard與my_driver，從樹的層次結構上 來說，scoreboard級別是高于driver的，但是，這兩者build_phase的執行順序其實也是不確定的。這兩者的執行順序除了上節提到的 字典序外，還用到了圖論中樹的遍歷方式：廣度優先或是深度優先。

UVM中采用的是深度優先的原則，在UVM的樹形圖中，scoreboard及driver的build_phase的執行順序，i_agt實例化時名字為“i_agt”， 而scb為“scb”，那么i_agt的build_phase先執行，在執行完畢后，接下來執行driver、monitor及sequencer的build_phase。當全部執行完 畢后再執行scoreboard的build_phase。

常用的三個phase

我們上面也講過bulid_phase、connect_phase和run_phase是三個最常用的phase，那這三個phase的具體作用是什么？應該如何使用？

run_phase也經常會用main_phase代替。

build_phase

主要用來實例化組件，即創建對象。uvm_component對其做的最重要的事情就是自動獲取通過config_db::set設置的參數。

connect_phase

TLM端口連接，實現數據通信。TLM通信我們后面再講。

run_phase

所有的數據處理，都在run_phase中。

審核編輯：劉清