聊聊使用Verdi去分析NBA Delay的問題

在學(xué)習(xí)和使用 Verilog 的過程中，難免會(huì)碰到需要深入理解仿真器調(diào)度的問題。今天這篇聊聊使用 Verdi 去分析 NBA Delay 的問題。

NBA 就是 NonBlocking Assignment，非阻塞賦值 的縮寫。它通常用來描述一個(gè)用時(shí)鐘沿觸發(fā)的寄存器。在 Verilog 普及早期，人們通常會(huì)在 NBA 的<= 之后加個(gè)單位延時(shí)#1來解決早期仿真器行為不一致的問題。

所謂習(xí)慣成自然，NBA Unit Delay 在某些設(shè)計(jì)中一直沿用下來，那么如何去理解這個(gè)延時(shí)的作用呢？SNUG 上的知名作者 Clifford E. Cummings 在 2002 年有篇文章闡述的挺詳細(xì)，感興趣的朋友可以搜來研究，不再贅述。

下面給出一些代碼片斷，同樣感興趣的朋友可以自己完善并用 VCS 仿真生成波形，然后用 Verdi 打開。

首先創(chuàng)建三個(gè)時(shí)鐘，注意兩個(gè)二分頻時(shí)鐘的創(chuàng)建方式不同。

always #(10/2) clk = ~clk;
  always #(20/2) clk_div2_direct = ~clk_div2_direct;
  
  always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
    if ( ~ rst_n ) begin
      clk_div2  <= 1'b0;
    end
    else begin
      clk_div2  <= ~clk_div2;
    end
  end

然后用 clk 觸發(fā)一個(gè)不停翻轉(zhuǎn)的寄存器 d1，再分別用兩個(gè)二分頻時(shí)鐘去采樣，保存在 d5 和 d6 中。

always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
    if ( ~ rst_n ) begin
      d1  <= 1'b0;
    end
    else begin
      d1  <= ~d1;
    end
  end
  
  always @ ( posedge clk_div2 or negedge rst_n ) begin
    if ( ~ rst_n ) begin
      d5 <= 1'b0;
    end
    else begin
      d5 <= d1;
    end
  end

  always @ ( posedge clk_div2_direct or negedge rst_n ) begin
    if ( ~ rst_n ) begin
      d6 <= 1'b0;
    end
    else begin
      d6 <= d1;
    end
  end

用 VCS 仿真的時(shí)候，加上編譯時(shí)選項(xiàng)+fsdb+region和運(yùn)行時(shí)選項(xiàng)+fsdb+delta。

然后用 Verdi 打開生成的 fsdb 波形。正常的話，可以看到 d5 和 d6 的波形是完全不同的，一個(gè)是常0，一個(gè)是常1。

只從上圖分析的話，兩個(gè)二分頻時(shí)鐘的波形是完全一致的，被采樣的數(shù)據(jù)是同一個(gè)，那么采到的數(shù)據(jù)也應(yīng)該是相同的。但我們知道這兩個(gè)二分頻時(shí)鐘的生成方式是不同的，那么不同在什么地方呢？

在 Verdi 的 nWave 窗口中選中 View - Expand Delta - Region Mode，把 Cursor 移動(dòng)到二分頻時(shí)鐘的上升沿，然后點(diǎn)擊 Expand/Collapse Time at Cursor，簡單點(diǎn)的話直接按 w 鍵。

然后就可以看到這個(gè)仿真時(shí)刻的 Simulation Region，里面展示了各個(gè) Event 和 Region 的關(guān)系。

這個(gè)例子中，只存在綠色的 Active Region 和 紅色的 NBA Region。在某些 glitch debug 的例子中，還能看到 Re-Active Region 和 Re-NBA Region。

Region 的展示可以幫助我們很好的理解 Verilog 規(guī)范中的定義的信號調(diào)度。

此外，Verdi 還可以通過點(diǎn)擊 Tools - Event Sequence 來顯示圖形化的 Event 序列。

Verdi 真得是很好很強(qiáng)大。

不過隨著工具的逐漸強(qiáng)大，站在工具背后的人呢？是在逐漸退化還是改變了進(jìn)化方向？歡迎留言說說你的看法。