SystemVerilog中class的基本概念

class，是面向对象编程（object-oriented programming (OOP)）的基础，而OOP可以让你创建更高抽象级别的验证环境(如UVM)。

class就是相对于verilog更高级别的抽象，因为verilog太过关注细节，不利于验证和建模。

随着SystemVerilog中class的引入，这一切都变了。

class包括变量(类属性，properties)和子程序(类方法，methods)。

SystemVerilog中的类方法一般就是SystemVerilog task（可能消耗时间）/function（不能消耗时间）。

简言之，类属性和类方法定义了这个类有什么以及能够干什么。

通过类属性和类方法，我们可以更加容易地创建模块化的验证平台，因为在事务级而不是RTL级别，能够更容易理解设计和编码验证用例。

一般，类中会有一个构造函数（new,我们可以理解为RTL中module的例化，只有调用构造函数后，才真正存在类的实体，在这之前就只是一个文本的定义而已。

在一个类没有指向任何的对象实体时，Systemverilog的垃圾回收机制会自动地释放相应的内存空间。

Base Class

基类是类层次结构中最顶层的类，从这个基类可以派生出更加丰富多彩的派生类。
下面是一个基类PCI的例子，类中有command、address，data，CycleType等属性。此外，这个基类还可以基于这些属性，做各种各样的事情，例如命令的发送。

每个设计中PCI总线支持的特性都是不同的，但是作为一个基类，PCI具有一些可以统一封装在定义中的公共属性和方法。

 module class_TOP( );
 
 class PCI;
    //Class properties
    logic [3:0] command;
    logic [31:0] address;
    logic [31:0] data;
    logic [3:0] CycleType;
    //base class constructor -  initialization
    function new( );
        command = 0;
        address = 0;
        CycleType = 4'hf;
        data = 64'bz;
        $display("PCI Init: data=%h command=%b addr=%h 
CycleType=%b", data, command, address, CycleType);
    endfunction
 task PCIWriteCycle (clk);
 begin
    command = $urandom;
    address = $urandom;
    CycleType = $urandom;
    $display("PCI Write Cycle : clk=%b data=%h command=%b 
addr=%h CycleType=%b", clk, data, command, address, CycleType);
 end
 endtask
 endclass : PCI
 
 bit clock;
 PCI PCI1; //defne variable PCI1 of type PCI
 initial begin
    PCI1 = new( ); //instantiate class – allocate memory
 //PCI1 now holds an object handle.
 end
 initial begin
    clock = 0;
    forever begin
    #10; clock=!clock;
 end
 
 end
 always @(posedge clock) begin
 //access class property using object handle PCI1
    PCI1.data = $urandom;
 //Call Class method PCIWriteCycle
    PCI1.PCIWriteCycle(clock);
 end
 
 initial #60 $finish(2);
 endmodule

1、首先，我们声明一个名为PCI的类。在这个类中，我们声明了类属性：

 logic [3:0] command;
 logic [31:0] address;
 logic [31:0] data, mem;
 logic [3:0] CycleType;

2、然后声明类构造函数new()，用于初始化类属性。如果不声明，当类被实例化时会调用隐式的new()函数。在本例中，函数new()将初始化为类中各个属性的默认值。2态变量初始化为0,4态变量初始化为x。

function new( );
 command = 0;
 address = 0;
 CycleType = 4'hf;
 data = 64'bz;
 $display("PCI Init: data=%h command=%b addr=%h 
CycleType=%b", data, command, address, CycleType);
 endfunction

3、然后定义一个名为PCIWriteCycle的方法，这里是一个systemverilog function。在这个方法我们我们完成一些类属性的简单赋值，从设计的含义上就是随机发送不同的命令/地址/传输类型等信息。

task PCIWriteCycle (clk);
 begin
 command = $urandom;
 address = $urandom;
 CycleType = $urandom;
 $display("PCI Write Cycle : clk=%b data=%h command=%b 
addr=%h CycleType=%b", clk, data, command, address, CycleType);
 end
 endtask

4、在类定义之后，我们继续声明一个类的对象并示例化。注意：只有在调用new（）之后才分配了实际的内存，PCI1（对象）就是一个指向这个内存空间的指针（或者是句柄，handle）。而如果不示例化，变量PCI1就是一个空指针“null”。

PCI PCI1; //defne variable PCI1 of type PCI
PCI1 = new( ); //instantiate class – allocate memory

5、然后，我们使用对象句柄PCI1去调用类的方法PCIWriteCycle。

always @(posedge clock) begin
 //access class property using object handle PCI1
 PCI1.data = $urandom;
 //Call Class method PCIWriteCycle
 PCI1.PCIWriteCycle(clock);
end

仿真log:

PCI Init: data=zzzzzzzz command=0000 addr=00000000 CycleType=1111
PCI Write Cycle : clk=1 data=12153524 command=0001 addr=8484d609 
CycleType=0011
PCI Write Cycle : clk=1 data=06b97b0d command=1101 addr=b2c28465 
CycleType=0010
PCI Write Cycle : clk=1 data=00f3e301 command=1101 addr=3b23f176 
CycleType=1101
$fnish called from fle "testbench.sv", line 52.
$fnish at simulation time 60
 V C S S i m u l a t i o n R e p o r t

审核编辑：汤梓红