第二章数据类型

和Verilog相比，System Verilog提供了很多改进的数据结构，虽然其中的部分结构最初是为设计者创建的，但对于测试者也同样有用，本章将介绍这些对验证很有用的数据结构。

System Verilog引进了一些新的数据类型，它们具有如下优点。 1) 双状态数据类型：更好的性能，更低的内存消耗。

2) 队列、动态和关联数组：减少内存消耗，自带搜索和分类功能。 3) 类和结构：支持抽象数据结构。

4) 联合和合并结构：允许对同一数据有多种视图（view）。 5) 字符串：支持内建的字符序列。

6) 枚举类型：方便代码编写，增加可读性。

2.1内建数据类型

Verilog-1995有两种基本的数据类型：变量和线网（net）。它们各自都可以有4个取值：0,1，Z和X。RTL代码使用变量来存放组合和时序值。变量可以是单bit或多bit的无符号数（reg[7:0]m）,32bits的有符号数（integer），64bits的无符号数（time）或浮点数（real）。若干变量可以被遗弃存放到定宽的数组里。所有的存储都是静态的，意味着所有的变量在整个仿真过程中都是存活的，子程序（routine）不能通过堆栈来保存形式参数和局部变量。线网可以用来连接设计当中的不同部分，例如门和模块实例。大多数设计者使用标量或矢量wire来连接各个设计模块的端口。

System Verilog增加了很多新的数据类型以便同时帮助设计和验证工程师。

2.1.1 逻辑（logic）类型

在Verilog中，初学者经常分不清reg和wire。应该使用哪一个来驱动端口？怎么连接不同的模块？System Verilog对经典的reg数据类型进行了改进，使它除了作为一个变量以外还可以被连续赋值、门单元和模块所驱动。为了区别reg类型，这种改进的数据类型叫做logic。任何使用wire的地方均可使用logic，但要求logic不能有多个结构性的驱动，例如在对双向总线建模的时候。此时需要使用wire类型，例如wire，System Verilog会对多个数据来源进行解析后确定终值。例2.1展示了logic类型在System Verilog中的使用。

2.1.2 双状态数据类型

相比四状态数据类型，System Verilog引入的双状态数据类型有益于提高仿真器的性能并减少内存使用量。最简单的双状态数据类型是bit，是无符号的。另四种带符号的双状态的数据类型是byte，shortint，int和longint，如例2.2所示。

把双状态变量连接到被测设计，如果被测设计试图产生X或Z，这些值会被转换成双状态值，而测试代码可能永远无法察觉。这些值被转换成了0还是1不重要，重要的是要随时检查未知的值得传播。使用（$isunknown）操作符，可以在表达式的任意位置出现X或Z时返回1，如例2.3所示。

使用格式符%0t和参数$time可以打印出当前的仿真时间，打印的格式再$timeformat()子程序中指定。3.7节有关于时间值的详细介绍。

2.2 定宽数组

相比于Verilog-1995中的一维定宽数组，System Verilog提供了更加多样的数组类型，功能也大大增强了。

2.2.1 定宽数组的声明和初始化

Verilog要求在声明中必须给出数组上下界限，因为几乎所有数组都使用0作为索引下届，所以System Verilog允许只给出数组宽度的便捷声明方式，跟C语言类似。

可以通过在变量名后面指定维度的方式来创建多维定宽数组，例2.5创建了几个二维的整数数组，大小都是8行4列，最后一个元素的值被设置为1.多维数组在Verilog-2001中已经引入，但这种紧凑型声明方式却是新的。

如果代码试图从一个越界的地址中读取数据，那么System Verilog将返回数组元素类型的缺省值。即对于一个元素为4状态类型的数组。例如logic，返回的是X，而对于双状态类型如int或bit则返回0。这适用于所有数组类型，包括定宽数组、动态数组、关联数组和队列，同时适用于地址中含有X或Z的情况。wire在没有驱动的时候输出是Z。

很多System Verilog仿真器在存放数组元素时候使用32bit的字边界，所以byte，shortint和int都是存放在一个字中，而longint则存放到两个字中。

如例2.7所示，在非合并数组中，字的低位用于存放数据，高位则不使用。图2.1所示的字节数组b_unpack被存到三个字的空间里。如图2.1所示。