從Verilog PLI到SystemVerilog DPI的演變過程

寫過Verilog和systemverilog的人肯定都用過系統(tǒng)自定義的函數(shù)$display，這是預(yù)定好的，可以直接調(diào)用的功能。但是當(dāng)Verilog中的task和function不能滿足仿真需求時(shí)，這就需要自定義一些任務(wù)和函數(shù)。

Verilog中使用編程語(yǔ)言接口PLI（Program Language Interface）編程語(yǔ)言接口來和C語(yǔ)言程序交互，它提供了一套C語(yǔ)言函數(shù)，我們可以調(diào)用這些集成函數(shù)編寫軟件C程序。RTL代碼編譯的時(shí)候，這些軟件C程序也會(huì)集成到仿真環(huán)境中。仿真運(yùn)行后，使用系統(tǒng)任務(wù)調(diào)用的方式，就可以去訪問仿真中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也就是說PLI提供一個(gè)使得用戶自帶C函數(shù)能夠在運(yùn)行時(shí)間訪問仿真數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。

PLI先后經(jīng)歷了3代的發(fā)展： 1985年TF Task/Function interface，第一代VerilogPLI。包含一整套C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)，函數(shù)定義在verisuer.h文件中，一般稱為TF子程序，主要作用是把任務(wù)/函數(shù)參數(shù)傳遞給C函數(shù)。TF的缺點(diǎn)是它定義系統(tǒng)任務(wù)/函數(shù)，函數(shù)返回值以及需要關(guān)聯(lián)任務(wù)/函數(shù)名稱到C函數(shù)的機(jī)制。該機(jī)制并不是標(biāo)準(zhǔn)化的， 這就意味著每個(gè)仿真器有不同的PLI接口機(jī)制。TF的一個(gè)缺點(diǎn)是定義系統(tǒng)任務(wù)/函數(shù)名稱、函數(shù)返回類型以及與任務(wù)/函數(shù)名稱相關(guān)聯(lián)的 C函數(shù)的機(jī)制。這種機(jī)制不是標(biāo)準(zhǔn)化的，這意味著每個(gè)模擬器都有不同的 PLI 接口機(jī)制。 1

989年ACC Access interface，第二代VerilogPLI。引入了訪問程序庫(kù)的C函數(shù)，即ACC函數(shù)庫(kù)，由單獨(dú)的acc_user.h定義，函數(shù)均以acc_作為前綴。它是作為TF的附加庫(kù)。只是增加了搜索仿真數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能，但是不能訪問RTL和行為級(jí)的設(shè)計(jì)部分。此外，復(fù)雜的，因仿真器而異的接口機(jī)制也是ACC接口的一大缺點(diǎn)。

1995年VPI Verilog Programming Interface，第三代Verilog PLI。VPI是TF和ACC的超集擴(kuò)展庫(kù)。VPI庫(kù)定義在C函數(shù)庫(kù)文件vpi_user.h。使用VPI， 用戶能夠訪問整個(gè)仿真數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 包括系統(tǒng)任務(wù)/函數(shù)的參數(shù)（替換TF） 以及設(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu)單元（替換ACC）。

DPI的發(fā)展相對(duì)來說比較緩慢 Accellera在2003年4月發(fā)布了包括DPI在內(nèi)的SystemVerilog 3.1標(biāo)準(zhǔn)，隨后在3.1A版本中進(jìn)一步對(duì)DPI進(jìn)行了加強(qiáng)。systemverilog中使用DPI（Direct Programming Interface），更加簡(jiǎn)單地連接C、C++或者其他的非Verilog語(yǔ)言。你只需要使用import語(yǔ)句把C函數(shù)導(dǎo)入到，就可以像調(diào)用systemverilog的子程序一樣來使用它。使用DPI， 用戶無需再像Verilog PLI那樣， 事先編寫系統(tǒng)任務(wù)/函數(shù)名稱，然后通過復(fù)雜的PLI庫(kù)間接傳遞數(shù)值回C函數(shù)。但是DPI不能直接訪問仿真數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，這限制了DPI的應(yīng)用。



SystemVerilog DPI和Verilog PLI的比較

DPI絕不是為了替代PLI，而是彌補(bǔ)PLI中的不足，相信不久的未來能出現(xiàn)一個(gè)新的PI標(biāo)準(zhǔn)更好得結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)。

審核編輯：劉清