Почему отключение рандомизации в расширенном классе также отключает рандомизацию в базовом классе?

Вопрос или проблема

class base;
    rand bit [7:0] a;

    virtual function void display();
        $display("Это базовый a=%0d", a);
    endfunction

endclass

class extend extends base;
    rand bit [7:0] b;

    function void display();
        $display("Это расширенный b=%0d a=%0d", b, a);
    endfunction

endclass

module tb();

    base b;
    extend e;

    initial begin
        e=new();
        e.rand_mode(0);
        e.randomize();
        b=e;
        b.display();
    end
endmodule

Ответ или решение

Вопрос о том, почему отключение рандомизации в производном классе также отключает рандомизацию в базовом классе, является довольно распространенной проблемой в функциональном моделировании, особенно в SystemVerilog. Рассмотрим некоторые важные аспекты этого поведения, чтобы понять суть проблемы и предложить возможные решения.

Понимание контекста

В вашем коде у нас есть базовый класс base, который содержит переменную rand bit [7:0] a, и производный класс extend, который добавляет переменную rand bit [7:0] b. Метод rand_mode(0) используется для отключения рандомизации в объекте класса extend.

Причины отключения рандомизации

Когда вы вызываете e.rand_mode(0) для объекта e класса extend, вы фактически отключаете рандомизацию для всего объекта. Это происходит из-за следующей причины:

1. Наследование и связанная рандомизация: В SystemVerilog, когда вы отключаете рандомизацию у производного объекта, это также затрагивает методы и свойства базового класса, поскольку они являются частью одного и того же объекта. Метод rand_mode() применяется ко всему объекту целиком, а не к отдельным компонентам.

2. Отсутствие инкапсуляции рандомизации: На текущий момент, в SystemVerilog нет нативного механизма для разделения режима рандомизации между базовым и производным классом. Это означает, что отключив рандомизацию в производном классе, вы автоматически отключаете ее и для родительского класса.

Как сохранить рандомизацию в базовом классе

Чтобы сохранить возможность рандомизации в базовом классе, можно использовать несколько альтернативных подходов. Вот некоторые из них:

1. Создание отдельных объектов: Вместо того, чтобы манипулировать объектом производного класса, можно создать отдельный объект базового класса и оставлять его рандомизацию включенной. Это позволяет избежать влияния на базовый класс.

   initial begin
       e = new();
       e.rand_mode(0); // отключаем рандомизацию для производного класса
       e.randomize(); // рандомизация для 'e' отключена
   
       // Создаем и используем отдельный объект базового класса
       base b = new();
       b.randomize(); // рандомизация для 'b' по-прежнему работает
       b.display(); 
   end

2. Перегрузка методов: Если у вас есть необходимость контролировать рандомизацию, можно переопределить методы в производном классе таким образом, чтобы они не вызывали наследуемые функции, которые могли бы воздействовать на рандомизацию.

3. Использование методологии Factory: Рассмотрите возможность использования паттерна проектирования Factory для создания объектов. Это может дать вам больше контроля над инициализацией и состоянием классов.

Заключение

Ваша проблема с отключением рандомизации в базовом классе, когда это делается в производном классе, объясняется особенностями управления состоянием объектов в SystemVerilog. Текущая архитектура языка не позволяет управлять рандомизацией изолированно на уровне базового и производного классов. Однако с помощью предложенных методов можно добиться желаемого результата, сохраняя необходимую функциональность.

Это важно учитывать при проектировании и реализации функциональных тестов в средах, использующих SystemVerilog.