System Verilog中的Mailboxes

Mailboxes是进程间通信的另一种方式，但是比semaphores更强大，因为Mailboxes可以在两个进程之间交换消息。

数据可以由一个进程发送，由另一个进程获取，顾名思义就像是邮箱一样。

获取邮箱中信件的方式有两种：
1、一直等待信件的到来（blocking）
2、如果没有信件就先去干其他事情，过一会儿再来看是否信件到了。（non-blocking）

从Mailboxes中可以存放信件规模的角度，Mailboxes可以大致分为bounded Mailboxes和unbounded Mailboxes。

bounded Mailboxes就是指Mailboxes中能够容纳有限数量的信件，如果在Mailboxes满时写入会阻塞住，直到不满。unbounded Mailboxes可以容纳无限数量的信件。

Mailboxes也可以声明为只能存放某一类的信件。默认情况下，Mailboxes是无类型的，这意味着Mailboxes可以发送和接收任何不同类型的信件。

邮箱声明的语法是:

mailbox mbox;

Mailbox是一个SystemVerilog内置类，自然也提供了许多内置的方法:

1、new ()
创建一个mailbox，函数原型是：

functionnew()(intbound=0);

会返回一个mailbox句柄，默认bound是0，表示unbounded mailbox。

2、num ()
返回mailbox中信件的个数，函数原型是：

functionintnum();

3、put ()
blocking put（按照FIFO顺序），如果mailbox满了会阻塞进程，函数原型是：

task put (singular message)

4、try_put ( )
non-blocking put（按照FIFO顺序），如果mailbox满了不会阻塞进程，会返回值0。函数原型是：

functiontry_put(singularmessage);

5、get ()
blocking get（按照FIFO顺序），如果mailbox是空的，会一直blocking进程。函数原型是：

taskget(refsingularmessage);

6、try_get ( )
non-blocking get（按照FIFO顺序）,如果mailbox是空的，不会阻塞进程，会返回值0。函数原型是：

function int try_get( ) (ref singular expression)

7、peek ( )
peek（）不同于get(),peek会复制mailbox中的信件，而不会将信件从mailbox中删除。函数原型是：

taskpeek(refsingularmessage);

如果mailbox是空的，会一直block进程。
8、try_peek ()，不过多言说，non-block peek。函数原型是：

function int try_peek ( ref singular expression)

示例：

module mB;
 bit [7:0] mem [0:3];
 int i, j, data;
 mailbox mbox; //declare a mailbox
 
 initial begin
 mbox = new (4); //create a bounded mailbox
 
 fork
 DMA_write;
 CPU_read; 
 join 
 end
 
 task DMA_write; 
 $display($stime,,, "DMA puts Mem Data into mbox");
 for (i=0; i < 4; i++) begin
 mem[i] = $urandom;
 $display($stime,,, "DMA WRITE[%0d] = %0d",i,mem[i]);
 mbox.put(mem[i]); //put data into the mailbox
 end
 endtask
 
 task CPU_read;
 $display($stime,,, "CPU retrieves Mem Data from mbox");
 for (j=0; j < 4; j++) begin
 mbox.get(data); //retrieve data from the mailbox
 $display($stime,,, "CPU READ[%0d] = %0d",i,data);
 end 
 endtask
 
endmodule

仿真log:

 0 DMA puts Mem Data into mbox
 0 DMA WRITE[0] = 36
 0 DMA WRITE[1] = 129
 0 DMA WRITE[2] = 9
 0 DMA WRITE[3] = 99
 0 CPU retrieves Mem Data from mbox
 0 CPU READ[0] = 36
 0 CPU READ[1] = 129
 0 CPU READ[2] = 9
 0 CPU READ[3] = 99
 V C S S i m u l a t i o n R e p o r t

上面这个例子首先声明了一个mailbox “mbox”，然后例化深度为4。

后面两个并行的进程“DMA_write”和“CPU_read” 。从打印log来看并不存在两个进程之间的冲突。

参数化Mailbox

如果希望在mailbox put和get时进行类型检查，可以显式地声明mailbox的类型。

module pMailbox; 
 typedef mailbox #(string) string_mbox;
 string s;
 
 initial begin
 static string_mbox SMbox = new;
 s = "hi";
 SMbox.put( s );
 $display("String 'put' is %s", s);
 SMbox.get( s ); 
 $display("String 'get' is %s", s);
 end
endmodule

仿真log:

String 'put' is hi
String 'get' is hi

审核编辑：汤梓红