SystemVerilog在硬件设计部分有哪些优势

谈到SystemVerilog，很多工程师都认为SystemVerilog仅仅是一门验证语言，事实上不只如此。传统的Verilog和VHDL被称为HDL（Hardware Description Language，硬件描述语言），而SystemVerilog则是HDVL（Hardware Design and Verification Language，硬件设计与验证语言）。由此可见，SystemVerilog也是可以用于硬件设计的，也是有可综合部分的。SystemVerilog本身由3部分构成：

SV-HDL：用于硬件设计，可综合，是可综合Verilog的加强版；

SV-Assertion：断言；

SV-HVL：用于硬件验证，UVM就是利用此发展而来的验证方法学。

下图显示了SystemVerilog与Verilog可综合的部分。

至此我们已经澄清了一个事实：SystemVerilog是可以用于硬件设计的。那么相比于Verilog，SystemVerilog在硬件设计部分有哪些优势呢？

从数据类型的角度看，SystemVerilog引入了4值类型logic，这与VHDL的std_logic是相同的。尽管Verilog中的reg也是4值类型，但在端口声明时，有的需要声明为reg，有的需要声明为wire，内部变量定义亦是如此。同时，reg会让很多初学者误以为该变量对应一个寄存器（register），而事实上，只要是always进程或initial中用到的输出变量都要定义为reg类型。使用logic则避免了这种歧义。如下图所示代码片段，输入/输出都定义为logic类型。

SystemVerilog引入了枚举类型，通过enum定义，也支持用户定义的枚举类型，这使得在描述状态机时更为方便，如下图所示代码片段。同时，SystemVerilog还允许对枚举变量赋值，这样就可以根据场景需要明确指定状态机的编码方式。

SystemVerilog支持结构体，带来的好处是可以把相关变量绑定在一起，这样使用起来更为直观方便，如下图所示代码片段。可以对整个结构体赋值，如代码第7行所示，也可以对结构体内某个指定变量赋值。struct允许绑定不同类型的数据，而数组则要求数据类型一致，这是两者的关键区别。

同样地，SystemVerilog也支持用户定义的结构体，这便于代码复用。从代码风格角度看，最好将用户定义的结构体在package中进行声明，避免因编译顺序而导致的错误。

SystemVerilog引入了package，这样同一个声明可以被不同模块使用，避免了重复定义，如下图所示代码片段。可以在package中声明参数、结构体、函数等。具体案例可阅读这篇文章。

说说SystemVerilog的Package

SystemVerilog支持packed array，本质上是对vector的增强。如下图所示代码片段。b1是位宽为32的向量，b2本质上也是位宽为32的向量，只是将b2按位域进行分割，如代码第20行所示。这样在引用时更为方便，比如获取b2[1]其实就是获取b1[15:8]。

对于常规数组，也就是unpacked array，SystemVerilog支持类似于C语言的声明方式，如下图所示代码片段。这两行代码是等效的，显然后者声明更为简洁。

另外，SystemVerilog还引入了interface，这对于描述互连较多的模块时更为友好方便，具体案例可阅读这篇文章。

说说SystemVerilog的Interface

审核编辑：汤梓红