设计模式在芯片验证中的应用——单例

单例模式

单例模式(Singleton)是一种创建型设计模式，能够保证一个类只有一个实例， 并提供一个访问该实例的全局节点。验证环境配置(configuration)类、超时(timeout)处理类等可以使用单例实现。比如说验证环境需要在特定场景中监测特定接口上的超时事件，环境的每个组件都可以依赖超时处理类来设定超时的时刻。让所有组件都使用超时处理类的相同对象有助于调试。

单例模式主要包括以下两个组件：

单例类(Singleton class)：该类只能创建有限数量的对象，通常是一个对象。为了实现这一点，类的构造函数被定义为protected。使用静态instance()方法访问对象，该方法在第一次调用时执行初始化，后面直接返回这个类的句柄。

客户端(Client)：任何UVM组件都可以使用单例类的instance()方法来访问类对象。

下图为单例设计模式在timeout处理中应用的UML类图。

参考代码

单例设计模式用于timeout处理的参考代码如下：

class timeout;
    local static timeout m_inst = null;
    protected function new();    endfunction : new
    static function timeout get_inst();        if ( m_inst == null )            m_inst = new();        return m_inst;    endfunction : get_inst
    task wait_timeout(int unsigned timeout_value);        #(timeout_value*1ns);    endtask : wait_timeout
endclass : timeout

测试代码如下：

timeout inst = timeout::get_inst();
fork    begin        `uvm_info("START TIMEOUT COUNT 1", "", UVM_NONE)        inst.wait_timeout(500);        `uvm_info("END TIMEOUT COUNT 1", "", UVM_NONE)    end    begin        `uvm_info("START TIMEOUT COUNT 2", "", UVM_NONE)        inst.wait_timeout(1000);        `uvm_info("END TIMEOUT COUNT 2", "", UVM_NONE)    endjoin_none

仿真日志如下：

@ 0.000ns: [START TIMEOUT COUNT 1]@ 0.000ns: [START TIMEOUT COUNT 2]@ 500.000ns: [END TIMEOUT COUNT 1]@ 1000.000ns: [END TIMEOUT COUNT 2]

根据仿真结果，timeout处理类能够同时跟踪多个超时事件，在第一个超时(time = 500ns)和第二个超时(time = 1000ns)时发出超时信号。

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