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第18篇 :深入剖析systemverilog中 randomize 失败案例启示录（二）

news 2025/2/21 3:18:46

今天我们继续修改之前的例子，你会有意想不到的收获。程序源代码，和上一节文章一样。

症状3：

这里，我们没有显式调用类的randomize() 函数，而是定义了一个类函数。在函数中，重新约束了类内的随机变量。请看如下代码：

`timescale 1ns/1ps 
`include "uvm_macros.svh"
import uvm_pkg::*;class my_obj1 extends uvm_test;`uvm_component_utils(my_obj1)rand int  src=4;rand int dst;constraint dst_c {dst inside {[7:9]};}rand bit [3:0]  crc = 4'b0111;constraint crc_c {crc inside {5,6,7,8};}function new(string name = "my_obj1" , uvm_component parent = null );super.new(name, parent);endfunction // newextern virtual function print ();extern virtual function pure_print ();virtual task run_phase(uvm_phase phase);super.run_phase(phase);endtask endclass //function my_obj1::print();randomize (src)   with {(src) inside {[5:5]};} ;  // 新增代码，意图重新约束src变量`uvm_info(get_type_name(),$psprintf("%0h,%0h,%0h",src,dst,crc),UVM_LOW)
endfunctionfunction my_obj1::pure_print();`uvm_info(get_type_name(),$psprintf("%0h,%0h,%0h",src,dst,crc),UVM_LOW)
endfunction
//module tb();import uvm_pkg::*;
`include "uvm_macros.svh"initial beginrun_test("my_obj1");endendmodule // tb

运行仿真代码，得到如下仿真结果： dst 结果为0，也即是声明初始化的初始化值；而且仿真抛出异常Error-。

奇怪？为什么没有进行预期[7:9]的随机取值呢？而且，我们明明是在调用randomize(src) 进行随机src 变量，为什么报错的是 dst 变量呢？

源代码修改：

修改前：

    randomize (src)   with {(src) inside {[5:5]};} ;

修改后方案A：

    std::randomize (src)   with {(src) inside {[5:5]};} ;

修改后的仿真结果：符合预期。

修改后方案B：增加this.randomize() 的类函数显式调用，并保持程序源代码其它一致。

仿真结果： PASS。通过增加 this.randomize() 的调用，其它代码均没有改变。我们得到预期的仿真结果。这里为什么？因为：首先如前面文章讲述，经过显式randomize() 调用之后，dst 的取值为8；后执行 randomize (src) with {(src) inside {[5:5]};} ; 时候，会重新对 randomize() 的所有对象进行随机求解，此时 dst = 8, 在【7：9】范围之内，所有不会报错。最后，经过此次随机，只会更改 src 的数值。

分析3：

（1）其实，这里我们犯了一个错误，在systemverilog 标准语法说中，从头至尾没有提到： randomize (src) with {(src) inside {[5:5]};} ; 该随机化方式。也即是：通过调用类的内置函数 randomize(xxx) with ｛｝，可以去单独随机类中的某一个变量。

（2）所以，我们很自然想到一种解决办法，那就是调用 systemverilog 的内置 std::randomize() with 的方式，去随机特定某一个变量。这样做，仿真预期，没有发生错误。

（3）再分析：为什么我们调用的是 randmozie(src)，而报错的是 dst 求解失败呢？

答：这里虽然是对src变量特定去随机，但是求解器，内部还是会对类的所有随机变量进行求解评估的。如果某些变量求解失败，会抛出异常错误的。

这个问题是关于SystemVerilog中的约束随机化。在你的代码中，你尝试对src进行随机化，但是报错是关于dst的约束求解失败。

出现这个错误的原因可能是在my_obj1类的实例化或随机化过程中，dst的约束dst_c与dst的初始值或其他约束产生了冲突。SystemVerilog的约束求解器试图满足所有约束，但当它不能满足所有约束时，就会报错。

在你的代码中，dst的约束dst_c要求其值在7到9之间，但如果dst的初始值0（在你的代码中未显示）不在这个范围内，或者在随机化过程中其他约束改变了dst的值并使其超出了这个范围，那么约束求解器就会失败。

（4）再分析：针对增加 this.randomize（）的方案，在最后一次 randomize（src）的时候，返回结果并没有更新 dst.。说明：randmoize(xxx) with {} 还是可以针对某一随机变量进行随机化操作的。这里与（1）描述似乎存在矛盾，而又不矛盾。

（5）另外，需要注意：这里我们发现 dst 的两次随机，结果没有发生更改。因为：调用randomize（src）的时候，只会评估dst 的约束求解，并不会更改上一次的随机值。

症状4：

我们在源代码基础之上，修改如下代码：增加对 src 随机变量的 constraint 块约束。

`timescale 1ns/1ps 
`include "uvm_macros.svh"
import uvm_pkg::*;class my_obj1 extends uvm_test;`uvm_component_utils(my_obj1)rand int  src=4;constraint src_c {src inside {[0:3]};}rand int dst=0;constraint dst_c {dst inside {[7:9]};}rand bit [3:0]  crc = 4'b0111;constraint crc_c {crc inside {5,6,7,8};}function new(string name = "my_obj1" , uvm_component parent = null );super.new(name, parent); endfunction // newextern virtual function print ();extern virtual function pure_print ();virtual task run_phase(uvm_phase phase);super.run_phase(phase);this.print();endtask endclass //function my_obj1::print();randomize (src)   with {(src) inside {[5:5]};} ;`uvm_info(get_type_name(),$psprintf("%0h,%0h,%0h",src,dst,crc),UVM_LOW)
endfunctionfunction my_obj1::pure_print();`uvm_info(get_type_name(),$psprintf("%0h,%0h,%0h",src,dst,crc),UVM_LOW)
endfunction
//module tb();import uvm_pkg::*;
`include "uvm_macros.svh"initial beginrun_test("my_obj1");endendmodule // tb