IC验证面试经验分享——UVM篇

验证最需要会的技能树是什么？！那肯定是非UVM莫属了，趁着校招之际，准备IC面试的ICer赶快码住！

IC验证面试经验分享

• UVM篇
• 一、UVM验证平台组件
• 二、UVM_component和uvm_object
• 三、sequence启动方式
• 四、seqence是怎么给到dut的？
• 五、p_sequencer和m_sequencer的区别
• • 1）含义
  • 2）区别
• 六、UVM_do系列宏
• • 1）uvm_do和uvm_do_on的区别
  • 2）系列宏的含义
• 七、UVM phase机制
• • 1）运行情况
  • • function phase
    • task phase
  • 2）main_phase和run_phase之间关系
  • 3）执行顺序
• 八、objection机制
• 九、UVM factory机制
• • 1）super关键字
  • 2）使用factory机制的重载的前提
• 总结

UVM篇

UVM是一个库，在这个库中，几乎所有的东西都是使用类（class）来实现的，当要实现一个功能时，首先应该想到的是从UVM的某个类派生出一个新的类，在这个新的类中实现所期望的功能。所以，使用UVM的第一条原则是：验证平台中所有的组件应该派生自UVM中的类。———摘自《UVM实战》白皮书

UVM是基于SV语言开发的框架，这个是验证er的常识哦。

一、UVM验证平台组件

1. driver: 给dut添加各种激励，激励的实现就是通过driver；
2. scoreboard: 根据DUT的输出来判断DUT的行为是否与预期相符合，也被称为checker；
3. monitor：收集接口信号并转换为事务转送给scb和refm；
4. reference model: 模拟dut的行为得到参考输出作为scb的评判标准。

此外，uvm中还引入了agent，sequencer的概念。

• agent：封装容器；
• sequencer：连接管道，串联driver和sequence，组织并管理sequence。
  

二、UVM_component和uvm_object

根据白皮书，uvm_component其实是继承自uvm_object，但是学过面向对象的都知道面向对象的三大特性之一就是多态，那么子类可能拥有一些父类没有的特性。uvm_component有两大特性是uvm_object所没有的：

• 一是通过在new的时候指定parent参数来形成一种树形的组织结构；
• 二是有phase的自动执行特点。
  

三、sequence启动方式

• 直接用my_seq.start(sequencer);
  
• 通过default sequence启动，有两种方式
  • 通过wrapper，直接调用start
    
  • 先实例化要启动的sequence，之后再通过default_sequence启动
    
    所以从上面也可以看到，uvm_config_db机制将sequence送到agen.sqr的main_phase中。

四、seqence是怎么给到dut的？

这里先说sequence和sequencer的区别？

• 按照白皮书的比喻不难理解，sqr是弹夹，sequence是子弹：
  • 只有在sequencer的帮助下，sequence产生出的transaction才能最终送给driver；同样，sequencer只有在sequence出现的情况下才能体现其价值，如果没有sequence，sequencer就几乎没有任何作用。sequence就像是一个弹夹，里面的子弹是transaction，而sequencer是一把枪。——摘自《UVM实战卷I》白皮书

因此，从sqr中获取transaction，按照dut的行为模块驱动transaction至interface，返回响应到sqr，再转给seq。

五、p_sequencer和m_sequencer的区别

1）含义

• m_sequencer 是一个定义在用户构建的 sequence/sequence_item 基类里的 sequencer 基类句柄，通过这种方式，建立起 sequence - sequencer 之间的连接，使 sequence 有通过 m_sequencer 句柄来访问 sequencer 变量的能力。
• p_sequencer 是一个 uvm_sequencer 类型 (通常情况) 的句柄，由用户在调用宏 `uvm_declare_p_sequencer(SEQUENCER) 时指定。

2）区别

• m_sequencer 的局限性：m_sequencer 的存在建立了 sequencer-sequence 之间的桥梁，但是由于 m_sequencer 句柄类型相较于实际用户构建的 sequencer 来说都是基于更底层的 uvm_sequencer_base 类型。虽然可以保证 m_sequencer 句柄可以指向用户构建的 sequencer，但是 m_sequencer 能访问到的变量和方法仍具有局限性 (基类句柄指向扩展类对象，但只能访问扩展类中属于基类的变量和方法)。
• p_sequencer的引入 ：基于以上问题，需要引入一个类型与用户构建的 sequencer 一致的扩展类句柄 p_sequencer，通过动态类型转化，让 p_sequencer 与 m_sequencer 都指向用户构建的 sequencer 对象，并且由于 p_sequencer 是扩展类类型的句柄，可以通过 p_sequencer 句柄，在 sequence 中访问到属于 sequencer 的内容。最终 m_sequencer 与 p_sequencer 指向对象都为用户构建的 sequencer，只是可访问的范围不一致。

六、UVM_do系列宏

1）uvm_do和uvm_do_on的区别

uvm_do_on系列用于显式地指定使用哪个sequencer发送此transaction，第一个参数是transaction的指针，第二个参数是sequencer的指针。

2）系列宏的含义

	//uvm_do
	uvm_do(seq or item)
	uvm_do_pri（seq or item,优先级数）一般默认的tr优先级是-1，所以数一般要更大  	uvm_do_with(seq or item, 约束)
	uvm_do_pri_with(seq or item, 优先级数，约束)

	//uvm_do_on
	uvm_do_on（seq or item，seqr）
	uvm_do_on_pri（seq or item，seqr，优先级）
	uvm_do_on_with（seq or item，seqr，约束）
	uvm_do_on_pri_with（seq or item，seqr，优先级，约束）

七、UVM phase机制

首先，uvm中分为两类phase，这些phase自上而下执行：

• function phase不消耗仿真时间，
• task phase消耗仿真时间（下图灰色部分）；
  

1）运行情况

function phase

对于function phase来说，，在同一时间只有一个phase在执行；

task phase

但是task phase中，run_phase和pre_reset_phase等12个小的phase并行运行，称为动态运行；4个核心phase，这四个phase通常模拟DUT的正常工作方式：

• reset_phase：对DUT进行复位、初始化等操作；
• configure_phase：进行DUT的配置；
• main_phase：完成DUT的运行；
• shutdown_phase：做一些与DUT断电相关的操作。

2）main_phase和run_phase之间关系

包含关系，run_phase中包含main_phase，run_phase和main_phase都是task phase，是并行运行的。

3）执行顺序

Build phase 自顶向下（因为要实例化，比如driver是agent的成员变量，必须先实例化agent才有driver，否则就报错），其他function phase 自底向上，task phase自顶向下，同时运行（类似run_phase、main_phase等task_phase也都是按照自下而上的顺序执行的）

此外，对于component来说，12个run-time的phase是顺序执行的，但是它们也仅仅是顺序执行，并不是说前面一个phase执行完就立即执行后一个phase。一般是等所有component的同一个phase执行完才会执行下一个phase，所以对于component来说会存在空白等待的时间，但是对于整个验证平台来说，是没有空白时间，是连续完成的。

八、objection机制

UVM通过objection机制来控制验证平台的关闭。

• 在每个phase中，UVM会检查是否有objection被提起（raise_objection），如果有，那么等待这个objection被撤销（drop_objection）后停止仿真，如果没有则马上结束当前phase。
• raise_objection和drop_objection要成双成对出现。raise_objection必须放在main_phase第一个消耗仿真时间的语句之前。
• 在UVM中，objection一般伴随着sequence，通常只在sequence出现的地方raise_objection和drop_objection，sequence产生transaction，产生tr发送完毕后就可以结束仿真了。

如果想执行一些耗费时间的代码，就要在此phase下的任意一个component中至少提起一次objection。值得一提的是，如果12个动态phase有objection提起，那么run_phase根本不需要raise_objection就可以自动执行。反过来则不行。

九、UVM factory机制

factory的重载是一大特点：将父类的函数/任务定义为virtual，虚函数可以重载，重载的最大优势是使得一个子类的指针以父类的类型传递时，其表现出的行为依然是子类的行为。

1）super关键字

super关键字，父类成员被重载，那么再访问就必须用super。

super.new()

• 在new中使用super，super.new是执行的第一条语句。
• 在uvm中，super.new()是一个特殊的构造函数，它用于在子类构造函数中调用父类的构造函数，这是因为在uvm中，一般情况下他们都是继承来扩展已有的类，当我们在子类中创建对象时，需要先调用父类的构造函数，以初始化父类的成员变量和方法；
• 因此，super.new()的作用就是确保在子类构造函数中先调用父类的构造函数，以便完成父类的初始化工作，需要注意的时，super.new()必须放在子类构造函数的第一行，否则会出现编译错误。
• 此外，如果父类的构造函数需要参数，也需要传递参数的。

super.phase()

• super.phase其实就是继承在uvm_compoent中已经定义好的变量/方法，建议有的可以写有的可不写,但是个人建议写上去，以免后续uvm库有更新，自己还要更改代码风格。

2）使用factory机制的重载的前提

1. 第一，无论是重载的类（parrot）还是被重载的类（bird），都要在定义时注册到factory机制中。
2. 第二，被重载的类（bird）在实例化时，要使用factory机制式的实例化方式（create创建对象)，而不能使用传统的new方式。
3. 第三，最重要的是，重载的类（parrot）要与被重载的类（bird）有派生关系。重载的类必须派生自被重载的类，被重载的类必须是重载类的父类。
4. 第四，component与object之间互相不能重载。虽然uvm_component是派生自uvm_object，但是这两者的血缘关系太远了，远到根本不能重载。从两者的new参数的函数就可以看出来，二者互相重载时，多出来的一个parent参数会使factory机制无所适从。

总结

以上就是面试过程中被问的比较多的一些问题，也算是IC验证的必背八股文了吧，创作不易，都是博主精心整理的笔记，如有问题或者错误欢迎大家指正，一起学习！