设计模式在芯片验证中的应用——迭代器

一、迭代器设计模式

迭代器设计模式(iterator)是一种行为设计模式， 让你能在不暴露集合底层表现形式 （列表、 栈和树等数据结构） 的情况下遍历集合中所有的元素。

在验证环境中的checker会收集各个monitor上送过来的transactions，如果有一个专用配置寄存器用于开启或关闭ECC计算，那么在其发生更改时，需要遍历checker中的transactions并修改所预测的数据值，以实现正确的预测。任何在对象集合上执行遍历的场景，无论其内部结构如何，都适合使用iterator设计模式进行建模。该解决方案的主要优点是存储数据的内部结构不需要对外可见，因此可以在不影响环境其余部分的情况下进行修改。Iterator设计模式的使用增加了环境的灵活性，且通常没有任何主要缺点，还是比较推荐大家有机会可以试试。

迭代器设计模式主要包含以下几个组件：

• 抽象迭代器（Abstract Iterator） 接口：声明了遍历集合所需的操作： 获取下一个元素、 获取当前位置和重新开始迭代等。
• 具体迭代器 （Concrete Iterators） ：继承自抽象迭代器，实现遍历集合的一种特定算法。 迭代器对象必须跟踪自身遍历的进度。 这使得多个迭代器可以相互独立地遍历同一集合。
• 抽象集合 （Abstract Container） 接口：声明一个或多个方法来获取与集合兼容的迭代器。 请注意， 返回方法的类型必须被声明为迭代器接口， 因此具体集合可以返回各种不同种类的迭代器。
• 具体集合 （Concrete Container）：继承自抽象集合， 会在客户端请求迭代器时返回一个特定的具体迭代器类实体。

下图为迭代器设计模式在ECC中应用的UML类图。

二、参考代码

迭代器设计模式的参考代码如下：

class base_item extends uvm_object;`uvm_object_utils (base_item)function new (string name = "base_item");super.new(name);endfunction : newfunction void re_generate(bit ecc_en);if ( ecc_en ) $display("%s No ECC", get_name());else $display("%s Has ECC", get_name());    endfunction : re_generateendclass : base_itemvirtual class iterator extends uvm_object;function new (string name = "iterator");super.new(name);endfunction : newpure virtual function bit has_next();pure virtual function base_item next();endclass : iteratorvirtual class container extends uvm_object;function new (string name = "container");super.new(name);endfunction : newpure virtual function iterator get_iterator();endclass : containerclass data_container extends container;`uvm_object_utils (data_container)static base_item item_q[$];class queue_iterator extends iterator;`uvm_object_utils (queue_iterator)int index;function new (string name = "queue_iterator");super.new(name);endfunction : newvirtual function bit has_next();if ( index < item_q.size() ) beginreturn 1;endreturn 0;endfunction : has_nextvirtual function base_item next();if ( this.has_next() ) beginreturn item_q[index++];endreturn null;endfunction : nextendclass : queue_iteratorfunction new (string name = "data_container");super.new(name);endfunction : newvirtual function iterator get_iterator();queue_iterator it_q = queue_iterator::type_id::create("iteratora");return it_q;endfunction : get_iteratorfunction void add(base_item _item);item_q.push_back(_item);endfunction : addendclass : data_container

模拟测试代码如下：

data_container data_cont;
base_item      item;
base_item      item1 = base_item::type_id::create("item1");
base_item      item2 = base_item::type_id::create("item2");
base_item      item3 = base_item::type_id::create("item3");data_cont = data_container::type_id::create("data_cont");
data_cont.add(item1);
data_cont.add(item2);
data_cont.add(item3);for (iterator it = data_cont.get_iterator(); it.has_next(); ) beginitem = it.next();item.re_generate(1);
endfor (iterator it = data_cont.get_iterator(); it.has_next(); ) beginitem = it.next();item.re_generate(0);
end

输出仿真日志如下：

 | item1 No ECC| item2 No ECC| item3 No ECC| item1 Has ECC| item2 Has ECC| item3 Has ECC

从仿真结果可以看出，添加到container中的三个base_item，在第一次迭代中没有打开ECC，所以都打印出“No ECC”字符串，在第二次迭代中打开了ECC，所以都打印出“Has ECC”字符串。