UVM手把手教程系列（二）Phase机制简单介绍

phase机制介绍

UVM中的phase，按照其是否消耗仿真时间（$time打印出的时间）的特性，可以分成两大类，一类是function phase，如 build_phase、connect_phase等，这些phase都不耗费仿真时间，通过函数来实现；另外一类是task phase，如run_phase等，它们耗费 仿真时间，通过任务来实现。给DUT施加激励、监测DUT的输出都是在这些phase中完成的。在下图中，灰色背景所示的是task phase，其他为function phase。

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上面的所有phase都是按顺序自上而下自动执行。

class my_case0 extends base_test; 
string tID = get_type_name();

virtual function void build_phase(uvm_phase phase);
    super.build_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "build_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

virtual function void start_of_simulation_phase(uvm_phase phase);
    super.start_of_simulation_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "start_of_simulation_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

virtual task run_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "run_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual task pre_reset_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "pre_reset_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual task post_shutdown_phase(uvm_phase phase);
    `uvm_info(tID, "post_shutdown_phase is executed", UVM_LOW)
endtask

virtual function void extract_phase(uvm_phase phase);
    super.extract_phase(phase);
`uvm_info(tID, "extract_phase is executed", UVM_LOW)

virtual function void final_phase(uvm_phase phase);
    super.final_phase(phase);
    `uvm_info(tID, "final_phase is executed", UVM_LOW)
endfunction

endclass

运行上述代码，可以看到各phase被依次执行。

需要注意的一点是就是run_phase和右边的12个phase，是并列关系，而不是说run_phase包含右边的12个phase，它们是并行运行的，它们的顺序大致如下：

fork
    begin
        run_phase();
    end
    begin
        pre_reset_phase();
        reset_phase();
        post_reset_phase();
        pre_configure_phase();
        configure_phase();
        post_configure_phase();
        pre_main_phase();
        main_phase();
        post_main_phase();
        pre_shutdown_phase();
        shutdown_phase();
        post_shutdown_phase();
    end
join

UVM提供了如此多的phase，在一般的应用中，无论是function phase还是task phase都不会将它们全部用上。使用频率最高的 是build_phase、connect_phase和main_phase。这么多phase除了方便验证人员将不同的代码写在不同的phase外，还有利于其他验证 方法学向UVM迁移。一般的验证方法学都会把仿真分成不同的阶段，但是这些阶段的划分通常没有UVM分得这么多、这么细 致。所以一般来说，当其他验证方法学向UVM迁移的时候，总能找到一个phase来对应原来方法学中的仿真阶段，这为迁移提供 了便利。

Phase的执行顺序

build_phase是按照自上而下的顺序执行的，在下图中，先执行uvm_test_top的build_phase，再执行env的build_phase。

除了build_phase，所有不耗费仿真时间的phase都是自下而上执行的，对于connect_phase即先执行driver和monitor的connect_phase，再执行agent的connect_phase。

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看到这里，很多同学可能就有三个疑惑。

对于i_agt、mdl、scb、o_agt这几个兄弟关系的component，执行顺序是什么样的？

每个component里面都有build_phase和main_phase，是按component执行还是按phase的顺序执行？

那几个task phase，是会消耗仿真时间的，是按照什么样的顺序执行的？

Answer：

无论是自上而下还是自下而上，都只适应于UVM树中有直系关系的component。对于同一层次的、具有兄弟关系的 component，如driver与monitor，它们是按照字典的顺序执行的，这里的字典序的排序 依据new时指定的名字。假如monitor在new时指定的名字为aaa，而driver的名字为bbb，那么将会先执行monitor的build_phase。反之 若monitor为mon，driver为drv，那么将会先执行driver的build_phase。

我们本节提到的bulid_phase、connect_phase、run_phase这些都是时间的概念，而上面这个图中各个component的关系是空间的概念。在执行时，先把各个component中的build_phase执行完，再执行各个component的connect_phase，再执行各个component的run_phase。

类似run_phase、main_phase等task_phase也都是按照自下而上的顺序执行的。但是与前面function phase自下而上执行不同的是，这种task phase是耗费时间的，所以它并不是等到“下面”的phase（如driver的run_phase）执行完才执行“上面”的phase（如agent 的run_phase），而是将这些run_phase通过fork…join_none的形式全部启动。所以，更准确的说法是自下而上的启动，同时在运行。

但一般我们的环境中，只有driver和monitor里面会有run_phase或者main_phase的定义，像agent这种封装类的component，不会定义task_phase。

对于同一component来说，其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。以main_phase和post_main_phase为例，对于A component来说，其main_phase在0时刻开始执行，100时刻 执行完毕；对于B component来说，其main_phase在0时刻开始执行，200时刻执行完毕；此时整个验证平台的main_phase才执行完毕，接下来执行post_main_phase，即A和B的post_main_phase都是在200时刻开始执 行。假设A的post_main_phase执行完毕需要300个时间单位，而B只需要200个时间单位，无论是A或者B，其后续都没有其他耗时 间的phase了，整个验证平台会在500时刻关闭。

可以看到对于A来说，main_phase在100时刻结束，其post_main_phase在200时刻开始执行。在100～200时刻，A处于等待B的 状态，除了等待不做任何事情。B的post_main_phase在400时刻结束，之后就处于等待A的状态。

这个过程如下图所示：

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无论从A还是B的角度来看，都存在一段空白等待时间。但是从整个验证平台的角度来看，各个task phase之间是没有任何空白的。

除了兄弟关系的component，还有一种叔侄关系的component，如my_scoreboard与my_driver，从树的层次结构上 来说，scoreboard级别是高于driver的，但是，这两者build_phase的执行顺序其实也是不确定的。这两者的执行顺序除了上节提到的 字典序外，还用到了图论中树的遍历方式：广度优先或是深度优先。

UVM中采用的是深度优先的原则，在UVM的树形图中，scoreboard及driver的build_phase的执行顺序，i_agt实例化时名字为“i_agt”， 而scb为“scb”，那么i_agt的build_phase先执行，在执行完毕后，接下来执行driver、monitor及sequencer的build_phase。当全部执行完 毕后再执行scoreboard的build_phase。

常用的三个phase

我们上面也讲过bulid_phase、connect_phase和run_phase是三个最常用的phase，那这三个phase的具体作用是什么？应该如何使用？

run_phase也经常会用main_phase代替。

build_phase

主要用来实例化组件，即创建对象。uvm_component对其做的最重要的事情就是自动获取通过config_db::set设置的参数。

connect_phase

TLM端口连接，实现数据通信。TLM通信我们后面再讲。

run_phase

所有的数据处理，都在run_phase中。

审核编辑：刘清