从Verilog PLI到SystemVerilog DPI的演变过程

写过Verilog和systemverilog的人肯定都用过系统自定义的函数$display，这是预定好的，可以直接调用的功能。但是当Verilog中的task和function不能满足仿真需求时，这就需要自定义一些任务和函数。

Verilog中使用编程语言接口PLI（Program Language Interface）编程语言接口来和C语言程序交互，它提供了一套C语言函数，我们可以调用这些集成函数编写软件C程序。RTL代码编译的时候，这些软件C程序也会集成到仿真环境中。仿真运行后，使用系统任务调用的方式，就可以去访问仿真中的数据结构，也就是说PLI提供一个使得用户自带C函数能够在运行时间访问仿真数据结构的接口。

PLI先后经历了3代的发展： 1985年TF Task/Function interface，第一代VerilogPLI。包含一整套C语言函数库，函数定义在verisuer.h文件中，一般称为TF子程序，主要作用是把任务/函数参数传递给C函数。TF的缺点是它定义系统任务/函数，函数返回值以及需要关联任务/函数名称到C函数的机制。该机制并不是标准化的， 这就意味着每个仿真器有不同的PLI接口机制。TF的一个缺点是定义系统任务/函数名称、函数返回类型以及与任务/函数名称相关联的 C函数的机制。这种机制不是标准化的，这意味着每个模拟器都有不同的 PLI 接口机制。 1

989年ACC Access interface，第二代VerilogPLI。引入了访问程序库的C函数，即ACC函数库，由单独的acc_user.h定义，函数均以acc_作为前缀。它是作为TF的附加库。只是增加了搜索仿真数据结构的功能，但是不能访问RTL和行为级的设计部分。此外，复杂的，因仿真器而异的接口机制也是ACC接口的一大缺点。

1995年VPI Verilog Programming Interface，第三代Verilog PLI。VPI是TF和ACC的超集扩展库。VPI库定义在C函数库文件vpi_user.h。使用VPI， 用户能够访问整个仿真数据结构， 包括系统任务/函数的参数（替换TF） 以及设计的层次结构单元（替换ACC）。

DPI的发展相对来说比较缓慢 Accellera在2003年4月发布了包括DPI在内的SystemVerilog 3.1标准，随后在3.1A版本中进一步对DPI进行了加强。systemverilog中使用DPI（Direct Programming Interface），更加简单地连接C、C++或者其他的非Verilog语言。你只需要使用import语句把C函数导入到，就可以像调用systemverilog的子程序一样来使用它。使用DPI， 用户无需再像Verilog PLI那样， 事先编写系统任务/函数名称，然后通过复杂的PLI库间接传递数值回C函数。但是DPI不能直接访问仿真数据结构的内部，这限制了DPI的应用。



SystemVerilog DPI和Verilog PLI的比较

DPI绝不是为了替代PLI，而是弥补PLI中的不足，相信不久的未来能出现一个新的PI标准更好得结合两者的优点。

审核编辑：刘清