你真的了解UVM sequence的运行机制吗

1. 前言

UVM在sequence里提供了很多的callback方法给用户，从而更灵活地完成各种复杂场景的交互和控制执行顺序。我们可能在很多情况下只使用了body()方法，本文将介绍sequence里常见的callback方法，以及在不同场景下，它们的是否被调用和调用顺序。

2. start()方法参数

UVM中，sequence的执行是通过调用它的start()方法，可以直接调用start()或者间接调用`uvm_do_*宏来启动。Sequence的start()方法定义如下：

virtual task start (uvm_sequencer_base sequencer,
                    uvm_sequence_base parent_sequence = null,
                    int this_priority = -1,
                    bit call_pre_post = 1);

start()有4个参数：

1. 第一个参数sequencer指定哪一个sequencer去运行这个sequence，sequencer的类型必须要和sequence兼容，另外，如果调用start()方法没有传递sequencer的话，start()会默认使用第二个参数parent_sequence的sequencer。
2. 第二个参数parent_sequence用于传递当前调用start()方法sequence的父sequence。如果parent_sequence传递的是null，那么当前sequence将是最顶层sequence(root sequence)。否则，在sequence层次结构上它将是parent_sequence的子sequence。Parent_sequence的pre_do(), mid_do()和post_do()方法将在子sequence执行期间被调用。
3. 第三个参数this_priority用于指定仲裁优先级，数字越高优先级越高。默认情况下，也就是this_priority等于-1，那么sequence的priority等于父sequence的priority。如果sequence是root sequence，那么默认它的priority是100。当然，如果this_priority传递的值大于等于0，那么sequence的priority将直接使用该值。
4. 第四个参数call_pre_post的参数值会影响到sequence的pre_body()和post_body()在否会在body()前后被调用。如果为1，那么在执行sequence的body()前会调用pre_body()，执行后会调用post_body()。反之则不会。

3. start()方法执行

Sequence start()方法会调用的方法可能有：pre_start(), pre_body(), pre_do(), mid_do(), body(), post_do(), post_body(), post_start()。为什么说是可能呢？我们在介绍start()参数时说过，parent_sequence参数和call_pre_post参数的取值会影响pre_do(), mid_do(), post_do(), pre_body()和post_body()的调用只有pre_start(), post_start()和body()不受这些参数的影响，一定会被调用，因此用户如果有些代码在任何情况下都必须被执行，最好放在这三个方法里。因此，根据用户的使用需求，sequence的start()方法被直接调用时可以通过控制参数来完成不同的功能。下面举例子来更清楚地说明。

例子1：

假设有两个sequence，分别叫parent_seq和sub_seq，sub_seq例化在parent_seq内，并且在parent_seq的body()内调用sub_seq.start(seqr, parent_seq, priority, call_pre_post)，那么将按顺序调用以下方法：

sub_seq.pre_start()        (task)
sub_seq.pre_body()         (task)  if call_pre_post==1
  parent_seq.pre_do(0)     (task)  if parent_sequence!=null
  parent_seq.mid_do(this)  (func)  if parent_sequence!=null
sub_seq.body               (task)  YOUR STIMULUS CODE
  parent_seq.post_do(this) (func)  if parent_sequence!=null
sub_seq.post_body()        (task)  if call_pre_post==1
sub_seq.post_start()       (task)

根据上述伪代码，pre_do(), mid_do(), post_do(), pre_body()和post_body()是否执行是受call_pre_post和parent_sequence参数控制的。

例子2：

假设有两个sequence，分别叫parent_seq和sub_seq，sub_seq例化在parent_seq内，并且在parent_seq的body()内调用`uvm_do_with_prior(parent_seq, { constraints }, priority)，那么将按顺序调用以下方法：

sub_seq.pre_start()         (task)
parent_seq.pre_do(0)        (task)
parent_req.mid_do(sub_seq)  (func)
  sub_seq.body()            (task)
parent_seq.post_do(sub_seq) (func)
sub_seq.post_start()        (task)

根据上述伪代码，`uvm_do_with_prior宏在使用start()方法时，传递的call_pre_post参数默认设置为0，所以sub_seq的pre_body()和post_body()是不会被执行的。

例子3：

假设有1个sequence和1个sequence_item， 分别叫parent_seq和item，item例化在parent_seq内，并且在parent_seq的body()内调用parent_seq.start_item(item, priority)和parent_seq.finish_item(item)，或者调用`uvm_do_with_prior(item, constraints, priority) ，那么将按顺序调用以下方法：

sequencer.wait_for_grant(prior) (task) \ start_item  \
parent_seq.pre_do(1)            (task) /              \
                                                   `uvm_do* macros
parent_seq.mid_do(item)         (func) \              /
sequencer.send_request(item)    (func)  \finish_item /
sequencer.wait_for_item_done()  (task)  /
parent_seq.post_do(item)        (func) /

根据上述伪代码，parent_seq在调用start_item()/finish_item()或`uvm_do宏去启动item的过程中，parent_seq的pre_do(), mid_do()和post_do()方法也会被按顺序调用。

另外，pre_do(is_item)里的is_item的值会指示是启动sequence还是sequence_item导致它被调用，mid_do()和post_do()会把启动它们的sequence或sequence_item的指针传递给parent_sequence，这样可以更灵活完成更多功能，可以发挥自己的想象力。比如说，在mid_do()里根据子sequence的不同，初始化子sequence的内部变量；或者统计在pre_do()里启动sequence_item和sequence的个数等等。