SystemVerilog基础：并行块fork-join、join_any、join_none（二）

在第一节中，我们讨论了并行块中的fork-join块和fork-join_any块，了解了它们的差异，本文将继续讨论fork-join_none块的使用。

fork-join_none并行块拥有和普通的fork_join并行块一样的语句并行性质，即块内的语句在同一仿真时间执行，但它拥有一个特性，即完全不阻碍父线程的执行，下面是SystemVerilog标准中的解释。

大意为fork-join_none并不会阻碍父线程的执行，也就是说父线程可以接着执行其他的语句，但标准仍然提供了一定的确定性，如上面的最后一句所说，fork-join_none块的语句不会执行，直到父进程遇到了一个阻塞语句或调度结束。

上面的阻塞语句如何解释呢？是否是指阻塞赋值<=吗？其实不是的，这里的阻塞语句其实是指有过程语句前置时序控制的语句，即语句前有#，@或wait。在这里我们不讨论过程语句前置时序控制相关内容，它可以在以往的文章中找到（需要特别注意的是，这里的时序控制包括#0）。Verilog基础：延时模型_verilog延时模块-CSDN博客文章浏览阅读501次，点赞13次，收藏34次。Verilog基础专栏。_verilog延时模块https://blog.csdn.net/weixin_45791458/article/details/132579787?spm=1001.2014.3001.5502 下面我们来看几个例子，加深对fork-join_none块的理解。

例1
`timescale 1ns/1ns 
module test();
initial begin
    $display("Out of fork join_none1");
    $display("Out of fork join_none2");
    fork
        $display("In fork join_none1");
        $display("In fork join_none2");
    join_none
    $display("Out of fork join_none3");
    $display("Out of fork join_none4");
end
endmodule

输出：
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
Out of fork join_none3
Out of fork join_none4
In fork join_none1
In fork join_none2

例1的结果显示，fork-join_none并行块内的语句在最后才执行，因为当控制流执行到fork-join_none并行块时，会跳过fork-join_none并行块而查看后面的语句，直到遇到一个阻塞语句或begin-end块的结尾（调度结束），在例1中是指begin-end块的结尾（调度结束），才会去执行fork-join_none并行块内的语句。

下面的例2展示了另一种情况，即遇到一个阻塞语句。

例2
`timescale 1ns/1ns 
module test();
initial begin
    $display("Out of fork join_none1");
    $display("Out of fork join_none2");
    fork
        $display("In fork join_none1");
        $display("In fork join_none2");
    join_none
    $display("Out of fork join_none3");
    #1 $display("Out of fork join_none4");
end
endmodule

输出：
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
Out of fork join_none3
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none4

当控制流执行到#1 $display("Out of fork join_none4");这个阻塞语句时，控制流会转去执行fork-join_none并行块内的语句。所以结果显示fork-join_none并行块内的语句在0ns仿真时间最后才被执行。

现在出现了一个问题，当fork-join_none并行块的父线程是fork-join时，会出现什么情况？下面来看一个这样的例子。

例3
`timescale 1ns/1ns 
module test();
initial fork
    $display("Out of fork join_none1");
    $display("Out of fork join_none2");
    fork
        $display("In fork join_none1");
        $display("In fork join_none2");
    join_none
    $display("Out of fork join_none3");
    #1 $display("Out of fork join_none4");
join
endmodule

为什么例3没有直接给出输出呢，因为它并没有一个确定的输出，fork-join块内语句的执行顺序是不定的，所以可能有多种情况发生。

1、如果fork-join_none并行块在#1 $display("Out of fork join_none4");后被调度，fork-join_none并行块内语句只有等到fork-end块调度结束时才会执行，体现的输出为

Out of fork join_none1 //前三个输出顺序是不定的
Out of fork join_none2
Out of fork join_none3
In fork join_none1     //这两个输出顺序是不定的
In fork join_none2    
Out of fork join_none4 //这个输出一定在最后（但它在fork-join_none并行块前调度）

2、如果fork-join_none并行块在#1 $display("Out of fork join_none4");前被调度，fork-join_none并行块内语句在等到#1 $display("Out of fork join_none4");被调度时就会执行，体现的输出为

Out of fork join_none1 //这五个个输出的顺序是不定的
Out of fork join_none2
Out of fork join_none3
In fork join_none1     
In fork join_none2    
Out of fork join_none4 //这个输出一定在最后（但它在fork-join_none并行块后调度）

下面给出了几款常见的仿真器的输出结果。

对于Mentor Modelsim SE，输出结果为
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none3
Out of fork join_none4
 
对于Aldec Riviera Pro，输出结果为
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none3
Out of fork join_none4
 
对于Cadence Xcelium，输出结果为
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none3
Out of fork join_none4
 
对于Mentor Questa，输出结果为
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none3
Out of fork join_none4
 
对于Synopsys VCS，输出结果为
Out of fork join_none1
Out of fork join_none2
Out of fork join_none3
In fork join_none1
In fork join_none2
Out of fork join_none4

从输出结果可以看出，Synopsys VCS似乎采取了情况1的处理方式，而其他仿真器使用了情况2的处理方式。这告诫了我们，不要写出这种令人费解的有不确定性的代码。

下面展示了一个稍微复杂一些的例子作为题目，如果你看懂了上面的内容，你应该能预测它的输出。

例4
`timescale 1ns/1ns 
module test();
initial begin
    for (int j=0; j<3; j++) begin 
        fork
            $display(j);
        join_none
    end
end
endmodule

因为fork-join_none并行块需要等待父线程的调度结束后才执行，因此并不会在迭代时直接显示输出，而是等待for循环结束遇到begin-end块的结尾（调度结束）。

输出结果为三个3。

SystemVerilog基础：并行块fork-join、join_any、join_none（二）

猜你喜欢