SystemC中的模塊與進(jìn)程

SystemC中的模塊

模塊（SC_MODULE）是SystemC系統(tǒng)建模的一個(gè)基本單位。一個(gè)系統(tǒng)由許多個(gè)模塊構(gòu)成，各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中不同的功能。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)功能把復(fù)雜的系統(tǒng)劃分成若干個(gè)更小、更易于管理的模塊。模塊內(nèi)部包含若干個(gè)進(jìn)程（Process）來(lái)描述模塊的功能。

一個(gè)模塊可以包含端口、內(nèi)部信號(hào)、內(nèi)部數(shù)據(jù)、子模塊、進(jìn)程、構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)等，這些元素實(shí)現(xiàn)了模塊要求的功能。SC_MODULE是SystemC庫(kù)中定義的一個(gè)宏，使用它定義一個(gè)模塊實(shí)際上是定義了一個(gè)新對(duì)象。下面是一個(gè)半加器的例子：

//File：myand.h
#include < systemc.h > //該文件中存有SystemC類庫(kù)的定義，所有SystemC模塊都
//必須包含這個(gè)文件
SC_MODULE (myand) //這個(gè)模塊的名字為myand
{
   sc_in< bool > a,b; //輸入端口
   sc_out< bool > c; //輸出端口
   void proc_and ( ); //聲明進(jìn)程proc_and
   SC_CTOR (myand) { //構(gòu)造函數(shù)
       SC_METHOD (proc_and); //proc_and是一個(gè)SC_METHOD型進(jìn)程
       sensitive < < a < < b ; //敏感變量
   }
}
//myand.cpp //這個(gè)文件存放進(jìn)程的定義
#include "myand.h″
void myand::proc_and( )
{
     c=a.read( ) & b.read( );
}

模塊與模塊之間通過(guò)通道實(shí)現(xiàn)通信，而進(jìn)程之間則利用通道或事件互相通信。這是最基本的系統(tǒng)建模概念。模塊、端口、接口和通道這些概念在4.7.6節(jié)事務(wù)級(jí)建模中已經(jīng)有過(guò)介紹。

信號(hào)是SystemC中新增加的一個(gè)概念，模塊之間的通信需要通過(guò)端口連接到通道。信號(hào)（以sc_signal為例）實(shí)現(xiàn)模塊之間端口的連接。信號(hào)也是一種通道。

信號(hào)與Verilog中的wire類似，可以實(shí)現(xiàn)模塊之間的互連，這是一種硬件方式的互連，因此是可綜合的設(shè)計(jì)。信號(hào)一般通過(guò)read( )和write( )函數(shù)來(lái)讀/寫，由于信號(hào)總是連接到端口上，如sc_in、sc_out及sc_inout 等，也可以通過(guò)端口讀/寫信號(hào)。

其中，sc_in端口支持read( )、event( )、posedge( )及negedge( )4種方法，而sc_out和sc_inout還支持write( )方法。

SystemC中的進(jìn)程

進(jìn)程是SystemC中基本的運(yùn)行單元，調(diào)用進(jìn)程可以仿真目標(biāo)設(shè)備或系統(tǒng)的行為。進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的處理單元，可以實(shí)現(xiàn)SystemC中并發(fā)的行為動(dòng)作。

并發(fā)是SystemC在C++基礎(chǔ)上新增加的概念。對(duì)于每個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程來(lái)說(shuō)，只有在它的敏感信號(hào)或敏感事件發(fā)生時(shí)進(jìn)程才會(huì)被調(diào)用，而在其他情況下處于保持狀態(tài)。

當(dāng)多個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程有同一個(gè)敏感變量時(shí)，這個(gè)敏感變量可以觸發(fā)這些進(jìn)程的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)并發(fā)的行為。SystemC的進(jìn)程有3種：SC_METHOD、SC_THREAD、C_CTHREAD。

• ? 方法進(jìn)程（SC_METHOD）是目前唯一可綜合的寄存器傳輸級(jí)進(jìn)程，它可以描述同步或非同步系統(tǒng)。方法進(jìn)程由sensitive()、sensitive_pos( )、sensitive_neg( )等函數(shù)中的敏感信號(hào)觸發(fā)。當(dāng)敏感列表上有事件發(fā)生時(shí)，方法進(jìn)程就會(huì)被調(diào)用。方法進(jìn)程調(diào)用后需要立即返回，因此在該進(jìn)程中不允許使用wait( )之類的語(yǔ)句。方法進(jìn)程由于面向可綜合的設(shè)計(jì)，而且方法進(jìn)程的調(diào)用特性使它更傾向于在較低的抽象層次上使用，如在寄存器傳輸層次上。
• ? 線程進(jìn)程（SC_THREAD）在執(zhí)行過(guò)程中能夠被掛起和重新激活，可以使用wait( )語(yǔ)句執(zhí)行掛起動(dòng)作，當(dāng)敏感事件發(fā)生時(shí)被重新激活執(zhí)行。由于線程進(jìn)程的這個(gè)特點(diǎn)，它更加適合于較高抽象層次上的行為和系統(tǒng)的描述。線程進(jìn)程的另外一個(gè)用途就是可以用來(lái)描述驗(yàn)證平臺(tái)（testbench）。
• ? 鐘控線程進(jìn)程（SC_CTHREAD）是一種繼承于線程進(jìn)程的特殊進(jìn)程，可以認(rèn)為是線程進(jìn)程和方法進(jìn)程在描述行為上的一個(gè)折中。它只能在時(shí)鐘的上升沿或下降沿被觸發(fā)，這種行為其實(shí)更接近于實(shí)際硬件的行為。