Systemverilog覆盖率的合并和计算方式

在systemverilog中，对于一个covergroup来说，可能会有多个instance，我们可能需要对这些instance覆盖率进行操作。

1. 只保存covergroup type的覆盖率，不需要保存instance-specified的覆盖率
2. coverage type和instance-specified的覆盖率都保存
3. 选择coverage type总体覆盖率的计算方式

对于以上的3个问题，可以使用sv里covergroup自带的以下几个控制选项来完成：

coverage options

Option name	Type	Default	Description
option.per_instance=boolean	Instance-specific coverage options	0	Each instance contributes to the overall coverage information for the covergroup type. When true, coverage information for this covergroup instance shall be saved in the coverage database and included in the coverage report. When false, implementations are not required to save instance-specific information.
type_option.merge_instances=boolean	Coverage group type (static) options	0	When true, cumulative (or type) coverage is computed by merging instances together as the union of coverage of all instances. When false, type coverage is computed as the weighted average of instances.
option.get_inst_coverage=boolean	Instance-specific coverage options	0	Only applies when the merge_instances type option is set. Enables the tracking of per instance coverage with the get_inst_coverage built-in method. When false, the value returned by get_inst_coverage shall equal the value returned by get_coverage.

option.per_instance, type_option.merge_instances和option.get_inst_coverage的默认值都是1。要注意的是merge_instances是type_option，也就是说这个coverage group不管例化多少份，merge_instances都是一样的，也可以理解为class里的static变量 (The identifier type_option is a built-in static member of every covergroup, coverpoint, and cross)。其它两个是instanceoption，也就是说在例化covergroup的时候可以更改它们的值，从而造成各种类型的instances，可以理解为内部变量 (Instance-specific option assignment statements in the covergroup definition are evaluated at the time that the covergroup is instantiated. Each instance of a covergroup can initialize an instance-specific option to a different value. The initialized option value affects only that instance.)。

结合上述3个options的功能，我们来看如何解决最开始提出的3个问题。

解决第一个问题

可以把option.per_instance设置为0，或者不配置，因为它的default值是0。这样我们看到的questasim覆盖率结果页面如下：

 我们在这个例子里例化了两份cg_dcu_tag covergroup。但最后显示的就单单是covergroup type的结果。

解决第二个问题

可以把option.per_instance设置为1。这样我们看到的questasim覆盖率结果页面如下：

  我们在这个例子里例化了两份cg_dcu_data covergroup。因为per_instance=1，所以最后收集到的coverage信息包含covergroup type和covergroup instances的。而且可以看出merge_instances=0，所以covergroup type的覆盖率结果是INST dcu_data和INST dcu_data#1这两个instance的加权平均得到的。(45.15%*1 + 45.12*1)/2 ≈ 45.14%

解决第三个问题

把type_option.merge_instances设置为1或0，会影响covergroup type的覆盖率值。如果设置为0，那么是将各个instance按weight进行加权平均。如果设置为1，是把各个instances的结果或起来。

 我们在这个例子里例化了两份cg_dcu_counter covergroup。因为per_instance=1，所以会看到coverage type和coverage instances的结果。还有就是merge_instances=1，所以最后coverage type覆盖率的结果是INST dcu_counter和INST dcu_counter#1的或起来。

其实option.per_instance和type_option.merge_instances各自独立，可以任意组合，上面例子只是组合了3种场景，还有一种场景就是option.per_instance=0，type_option.merge_instances=1。读者可以自行分析。

然后再说下option.get_inst_coverage，这个选项会影响covergroup内置函数get_inst_coverage()的返回结果。如果option.get_inst_coverage=1，那么返回每个特定instance的coverage结果。如果option.get_inst_coverage=0，那么返回总得结果，也就是和get_coverage()内置函数的结果一样。所以读者要根据使用场景自行配置。

 

覆盖率计算方式

 既然这节提到了覆盖率合并，那也顺便说下sv里覆盖率的计算方式。

对于covergroup覆盖率的计算：

 对于coverpoint覆盖率的计算：

 说明下，coverpoint有两种，1种是用户自动指定bins，另1种是系统自动生成bins。1个bin如果没有转换或者值，那么这个bin的结果会从Ci计算公式里的分母和分子中去掉。也就是不参与计算了。

对于cross覆盖率的计算：

 covergroup type覆盖率的计算：

刚才上述也讲过，covergroup type覆盖率的计算有两种方式，如果type_option.merge_instances等于0(false)，那么type coverage的计算方式是所有instances的加权平均(weight average)。如果type_option.merge_instances等于1(true)，那么type coverage的计算方式是把所有instance的覆盖率结果合并(merge)在一起。因此，当采用加权平均计算方式时，covergroup type coverage的结果单单取决于每个instance，而不是instance内的coverpoints或cross。公式如下：