【System Verilog基础】automatic自动存储--用堆栈区存储局部变量

一、C语言的内存分配：BSS、Data、Text、Heap（堆）、Stack（栈）

• 1、静态存储：在变量定义时就分配了固定的内存地址与内存大小并一直保持不变，直至整个程序结束；
• 2、动态存储：由程序控制，运行时才分配内存和地址，且每次分配到的内存和地址不固定

1、1、静态内存分配：BSS、Data

• 1、BSS段（Bss Segment）：存放程序中未初始化的全局变量，属于静态内存分配
• 2、Data段（Data Segement）：存放已初始化的全局变量和static声明的局部变量，属于静态内存分配

1、2、程序执行代码：Text

• Text段（Text Segment）：通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域，这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。

1、3、动态内存分配：Heap（堆）、Stack（栈）

• 1、Heap（堆）：存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减
  • ①、堆扩张：进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上
  • ②、堆缩减：利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除
• 2、Stack（栈）：存放程序临时创建的局部变量（static声明的局部变量除外）、函数的参数值、返回值等
  • 栈具有：先进后出（FILO）的特点，栈特别方便用来保存/恢复调用现场
  • 栈由系统自动分配内存，速度较快

1、4、示例

• 一个程序本质上都是由 Bss段、Data段、Text段三个组成的。

//main.cpp
int a = 0; //data段
int a = 0; //data段
char *p1; //bss段
main() {int b; //局部变量，存放在栈中char s[] = "abc"; //局部变量，存放在栈中char *p2; //局部变量，存放在栈中char *p3 = "123456"; //123456\\0在常量区，p3在栈上static int c = 0; //静态变量，data段//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。p1 = (char *)malloc(10);p2 = (char *)malloc(20);strcpy(p1, "123456"); //123456\\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}

二、Verilog内存分配：静态分配、automatic自动存储

• 1、在出现automatic之前，Verilog的所有对象都是静态分配的

  • 局部变量共用一块内存，会导致不同线程之间窜用局部变量的情况
  • 不能对任务或函数进行多次调用

• 2、之后，可以指定任务、函数和模块使用automatic自动存储，迫使仿真器使用堆栈区存储局部变量

  • 这意味着每次调用同一个任务时，都会为其中的变量分配不同的内存和地址

• 3、示例：

  function int auto_static_cnt(input a);int cnt = 0;  //cnt为静态存储，虽然函数调用了两次，但每次的cnt都是同一个内存cnt += a;return cnt;endfunction$display("@1 auto_static_cnt = %0d", auto_static_cnt(1)); $display("@2 auto_static_cnt = %0d", auto_static_cnt(1));//结果：虽然函数调用了两次，但每次的cnt都是同一个内存
# @1 auto_static_cnt = 1
# @2 auto_static_cnt = 2

function automatic int auto_cnt(input a);int cnt = 0; //定义为automatic后，cnt默认为automaticcnt += a;return cnt;endfunction$display("@1 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));$display("@2 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));//结果：函数调用了两次，两次的cnt分配不同的内存
# @1 auto_cnt = 1
# @2 auto_cnt = 1

三、System Verilog内存分配：静态分配、automatic自动存储

• 1、在System Verilog中，默认也是静态存储
  • 注意！！！！！类class中定义的任务和函数是自动automatic的
  • 如果一个程序是静态的，那么所有的子程序只能共享一个内存空间，子程序的每次执行都会覆盖之前子程序运行产生的结果
• 2、如果要使用自动存储，则必须加入automatic关键字
• 3、如何将任务和函数声明为automatic类型？
  • 显式声明：使用关键字automatic作为任务和函数声明的一部分；

function automatic int auto_cnt(input a);int cnt = 0; //定义为automatic后，cnt默认为automaticcnt += a;return cnt;endfunction$display("@1 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));$display("@2 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));//结果：函数调用了两次，两次的cnt分配不同的内存
# @1 auto_cnt = 1
# @2 auto_cnt = 1

• 隐式声明：通过将任务和函数定义在被定义为automatic类型的module, interface, program, or package中；

program automatic test; //将program 声明为automatic类型function int auto_cnt(input a);int cnt = 0; //定义为automatic后，cnt默认为automaticcnt += a;return cnt;endfunction$display("@1 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));$display("@2 auto_cnt = %0d", auto_cnt(1));...
endprogram//结果：函数调用了两次，两次的cnt分配不同的内存
# @1 auto_cnt = 1
# @2 auto_cnt = 1

• 4、建议将program声明为automatic类型！！！！这样其内部的任务和函数等将自动为automatic类型

3、1、举一个栗子

• 1、automatic 加在 program 后：

program automatic test;initial begin$display("*start time is %0d", $time);  for(int i=0; i<16; i++) beginsend(i);end$display("*end time is %0d", $time);  
endtask send(int j);forkbegin$display("*Driving port %0d", j);#1;$display("*After #1 ");endjoin_none
endtaskendprogram

• 运行结果：

***start time is 0
***end time is 0
***Driving port 0
***Driving port 1
***Driving port 2
***Driving port 3
***Driving port 4
***Driving port 5
***Driving port 6
***Driving port 7
***Driving port 8
***Driving port 9
***Driving port 10
***Driving port 11
***Driving port 12
***Driving port 13
***Driving port 14
***Driving port 15

• 2、不加automatic：

program test;initial begin$display("*start time is %0d", $time);  for(int i=0; i<16; i++) beginsend(i);end$display("*end time is %0d", $time);  
endtask send(int j);forkbegin$display("*Driving port %0d", j);#1;$display("*After #1 ");endjoin_none
endtaskendprogram

• 结果：

***start time is 0
***end time is 0
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15
***Driving port 15