systemverilog隨機(jī)約束implication的概率分析

在此我們以綠皮書(shū)中的例子為說(shuō)明。

rand bit x;
rand bit[1:0] y;

without order, solve before的概率分布

在此設(shè)計(jì)三種不同的隨機(jī)先后順序，分析x和y取值的其概率分布。

1. without order：

在x和y互相耦合的約束下，{x,y}的合法取值共有5種，每種取值的概率分別為1/5。

因此，x=0的取值概率為：0.2，y=0的取值概率為：0.2+0.2=0.4，y=1,2,3的取值概率都是0.2。這種分析方式也是符合SV語(yǔ)法手冊(cè)的說(shuō)明，參見(jiàn)SV語(yǔ)法手冊(cè)第18.5.10小節(jié)的說(shuō)明。

注：這種概率的分布和綠皮書(shū)中的分析并不相同，這是由于綠皮書(shū)中采用vcs仿真器不同版本的差異造成的。在較新的vcs版本中，有ntb_solver_mode仿真選項(xiàng)，在設(shè)置ntb_solver_mode=1時(shí)，可以得到綠皮書(shū)中的結(jié)果；ntb_solver_mode=2或者使用默認(rèn)設(shè)置，得到的就是上面的分析結(jié)果。

2. solve x before y：

solve-before并沒(méi)有改變合法解的空間，只是改變了概率分布，由于x先于y求解，因此x的隨機(jī)不受y取值的影響，其概率分布如下：

因此，x=0和1的取值概率都是0.5，y=0的取值概率為：0.5+0.125=0.625，其余取值概率都為0.125。

3. solve y before x：

和第2點(diǎn)類(lèi)似，概率分布如下：

因此，y的取值是均勻分布，都是0.25，x=0的取值概率都是0.125，x=1的取值概率為：0.25*3+0.25*0.5=0.875。

上述三種約束，使用vsim仿真，提取x和y的取值概率分布如下：

因此，無(wú)論是選擇哪一種約束順序，由于x和y之間存在耦合，二者的取值概率都不會(huì)同時(shí)滿足各自的均勻分布，即x=0/1：0.5和y=0,1,2,3：0.25不能同時(shí)出現(xiàn)。

進(jìn)一步，如果上述的約束中，如果指定了x或者y的概率分布，結(jié)果又會(huì)如何？

指定x的概率分布：without order, solve before的差異分析

添加x的dist概率分布，分別對(duì)without order，solve_before方式進(jìn)行測(cè)試。

without order：

solve x before y：

solve y before x:



測(cè)試結(jié)果如下：



上表實(shí)測(cè)結(jié)果的理論分析值如下：

從中可以看出：

（1）在without order和solve x before y條件下，x的dist概率分布會(huì)得到滿足；

（2）在solve y before x的條件下，優(yōu)先滿足solve before順序，y是均勻分布；

指定y的概率分布：without order, solve before的差異分析

添加x的dist概率分布，分別對(duì)without order，solve_before方式進(jìn)行測(cè)試。

without order：

solve x before y：

solve y before x:

測(cè)試結(jié)果如下：

上表實(shí)測(cè)結(jié)果的理論分析值如下：

從中可以看出：

（1）在without order和solve y before x條件下，y的dist概率分布會(huì)得到滿足；

（2）在solve x before y的條件下，優(yōu)先滿足solve before順序，x是均勻分布；

同時(shí)指定x和y的概率分布：without order, solve before的差異分析

添加x的dist概率分布，分別對(duì)without order，solve_before方式進(jìn)行測(cè)試。

without order：

solve x before y：

solve y before x:

測(cè)試結(jié)果如下：

上表實(shí)測(cè)結(jié)果的理論分析值如下：

從中可以看出：

（1）solve before 仍會(huì)優(yōu)先得到滿足；

（2）在同時(shí)指定dist概率分布時(shí)，without order的概率理論值分析方法暫時(shí)沒(méi)有確定，同時(shí)也沒(méi)有和測(cè)試值吻合。

總的來(lái)看，使用->或者if-else時(shí)，參數(shù)的概率分布會(huì)變得復(fù)雜且不易理解，尤其涉及到多條件蘊(yùn)含時(shí)，某些參數(shù)的概率分布很難做出預(yù)期，因此更加需要后續(xù)的功能覆蓋率加以分析，找出不合理的約束。

審核編輯：劉清