UVMIEEE 1800.2SystemVerilogVerilator
Curso de UVM en español que corre entero con Verilator.
Casi todo el material de UVM que hay dando vueltas asume Questa, VCS o Xcelium —licencias que un estudiante no tiene— y está en inglés. Este está en español, es de siete días de clase, ≈ 31 h, y todos sus ejemplos se ejecutan de verdad con herramientas libres. Sin licencias, sin cuenta, sin formulario. Si venís de RTL o de C y nunca escribiste una clase, empezá igual: el día 2 entero es la programación orientada a objetos que UVM da por sabida.
In English: a UVM course that runs entirely on Verilator — no EDA licences, no account, no signup. The English version is complete — all eight days, rewritten rather than machine-translated. Go to the English course ›
Empezá en 60 segundos
# sin instalar nada: Code ▸ Codespaces ▸ Create codespace make u4/tests # o en tu máquina, con Verilator ≥ 5.050: git clone https://github.com/leandrotozzi/verifythis cd verifythis && make doctor && make u4/tests
Eso compila y corre una sección del día 3 contra UVM 2020.3.1 sobre Verilator, y termina imprimiendo el Report Summary que ves acá abajo. La integración continua corre los 38 ejemplos y las 19 soluciones todas las noches ↗ — si algo se rompió, lo dice ese enlace antes que yo.
Por qué existe
Verificar es la mitad del trabajo de un chip y casi nadie lo aprende con las manos, porque el simulador cuesta más que el sueldo. Esto lo resuelve.
Desde la versión 5.050 Verilator mide covergroup, que es tema del curso.
No hay flujo Questa: el simulador te lo llevás a casa y seguís practicando sin pedirle
licencia a nadie.
Siete días de clase con notas del presentador: la trampa clásica, el porqué del número, el error que comete todo el mundo la primera vez. No es una referencia ni un manual pasado por un traductor.
Los 38 ejemplos los corre integración continua en cada cambio, y todas las noches se corren también las diecinueve soluciones de los ejercicios. La promesa no la sostiene una captura de pantalla.
Dictalo en tu universidad, adaptalo, cobralo si querés. Sólo citá la fuente. No hay muro de pago, ni lista de correo, ni «dejanos tu email». Y no hay letra chica: se forkea sin consultar a nadie.
La prueba
UVM 2020.3.1 sobre Verilator, sobre el DUT del curso. Cero errores y el número real de cobertura funcional — no un placeholder.
$ make u4/tests ==> code/u4/tests/run.sh UVM_INFO @ 0: reporter [RNTST] Running test random_test... --- UVM Report Summary --- ** Report counts by severity UVM_INFO : 1 UVM_WARNING: 0 UVM_ERROR : 0 UVM_FATAL : 0 Coverage Summary: covergroup : 86.8% (66/76)
Temario
Arranca en por qué existe la verificación como disciplina y termina con un capstone: un esclavo APB, su especificación, y el testbench entero desde una hoja en blanco. Cada día cierra con un repaso de opción múltiple y al menos un ejercicio que se corrige solo, y son entre cuatro y cinco horas y media de clase — ≈ 31 h, más el día 8 opcional.
covergroup, bins, cross≈ 4 h · Se cierra viendo ondas de verdad con GTKWave.
virtual y clases abstractas≈ 4 h · El muro real del que viene de RTL. Acá se gasta el tiempo que sobre.
uvm_test y +UVM_TESTNAMEuvm_component y las fasesuvm_env: estructura contra estímulo≈ 4 h 30 · El uvm_config_db, su ámbito jerárquico, y el reporting con el que se debuggea todo lo que viene.
uvm_analysis_portput y get≈ 4 h · Acá el estímulo se parte en dos: quién decide qué mandar y quién sabe cómo.
dist, inside, with≈ 4 h 30 · Los datos dejan de ser una struct y pasan a ser objetos que viajan.
uvm_agent, uvm_sequencer, is_activeuvm_callback, `uvm_do_callbacks, inyección de error en el driveruvm_sequence, body(), start_item / finish_item≈ 4 h 45 · El handshake get_next_item / item_done: el 90 % de lo que vas a escribir.
assert property, |-> contra |=>, cover property≈ 5 h 15 · A la mañana, cómo se habla con el DUT. A la tarde, un testbench desde una hoja en blanco.
import "DPI-C"≈ 4 h · Va después del cierre: las tres cosas necesitan que el capstone ya esté hecho.
El día 8 es opcional y va después del cierre, y las dos
cosas son a propósito: sus tres piezas necesitan que el capstone del día 7 ya esté
hecho. RAL, la capa de registros de UVM, reemplaza el scoreboard que acabás de
escribir — corre en Verilator, con las dos sequences de uvm-core que
generan sus propios tests desde el modelo, y hasta donde sabemos es la única versión
de esto que existe sobre un simulador libre. El modelo de referencia en C por
DPI reemplaza su predicción. Y el segundo capstone sólo enseña algo para el
que ya entregó el primero: el bug que hay que cazar está en una bandera y no en los
datos, así que un scoreboard que sólo compara lo que sale pasa en verde.
El día 7 cierra con tres apéndices: de la VTALU a un bus real —qué cambia y qué no cuando la interface es AXI o APB—, la caja de herramientas de debug —las siete perillas del curso, y cuál usar según el síntoma— y las 21 trampas mudas —todo lo que compila, corre y miente—. Cierra un glosario ES ↔ EN, porque todo lo que leas después de este curso va a estar en inglés.
Cómo correrlo
El deck se abre con doble clic en cualquier máquina y sin internet. Para correr los ejemplos, empezá por el primero: es el único que no te pide nada.
Empezá por acá
El repositorio trae un devcontainer con Verilator, UVM y
ccache ya adentro. Abrís el repo en el navegador y corrés los ejemplos
ahí mismo, desde cualquier máquina — incluso una netbook.
# Code ▸ Codespaces ▸ Create codespace make u4/tests # y la segunda sección, en segundos
Las cuentas gratuitas traen 60 horas-core por mes, de sobra para el curso. Va primero porque en macOS y en Windows instalar Verilator es media tarde que no enseña nada de UVM.
Sin instalar Verilator
La misma imagen del devcontainer, en tu máquina y con el repo montado desde afuera: editás con tu editor de siempre y corrés adentro.
docker build -t verifythis . docker run --rm -it -v "$PWD":/work \ verifythis make u4/tests
La cache de ccache queda en .ccache/ del
repo montado, así que sobrevive al --rm. Ajuste de RAM en
docs/docker.md.
Linux · macOS
El camino más rápido una vez instalado. Ojo: hace falta Verilator ≥ 5.050 —los covergroups entraron ahí— y el paquete de la distro casi siempre está atrasado.
git clone https://github.com/leandrotozzi/verifythis
cd verifythis
verilator --version # ≥ 5.050
make u4/tests
Hacen falta dos paquetes más: z3, que es el solver
de randomize() y sin el cual el día 5 miente en silencio, y
ccache, que hace que la segunda sección con UVM compile en segundos.
La receta para compilar Verilator de fuente está en docs/instalar.md.
Windows
Si querés el curso en tu máquina y no en el navegador: una vez instalado Ubuntu, todo lo demás es idéntico a Linux.
wsl --install -d Ubuntu # PowerShell, como admin # y adentro de Ubuntu: sudo apt install git make g++ perl ccache z3 # Verilator 5.052 de fuente, y listo
Cloná dentro del sistema de archivos de WSL (~/), no en
/mnt/c: ahí la compilación se vuelve varias veces más lenta.
Ni eso
Un simulador en el navegador, sin cuenta local ni instalación. Sirve para pegar
una clase suelta y experimentar con un concepto: polimorfismo, una constraint,
un covergroup.
# edaplayground.com # pegá el ejemplo de code/u6 y dale Run
No corre el curso entero —los testbenches son de muchos archivos—, pero es la red de seguridad del que no puede instalar nada hoy. Y sus simuladores comerciales soportan los bins de transición que Verilator todavía no.
Preguntas frecuentes
No. El curso corre entero con Verilator, que es software libre, más la
implementación de referencia de UVM de Accellera (uvm-core 2020.3.1), que se
baja sola. No hay flujo Questa en el repositorio: los run.do se borraron.
Sí, y está pensado justo para eso. El día 2 completo es programación orientada a objetos en SystemVerilog —clases, herencia, polimorfismo, clases paramétricas, la factory— porque es el muro real del que llega desde RTL. UVM recién aparece el día 3.
Por make doctor. Dice si esta máquina puede correr el curso y qué falta,
con el comando exacto para tu gestor de paquetes. Los dos modos de falla más caros son
mudos: sin z3, randomize() devuelve 0 sin decir
nada; con un Verilator anterior a 5.050, la cobertura funcional reporta 0 % sin una
advertencia.
Y si el problema es que el testbench corre pero miente, la lista está en las 21 trampas mudas: todo lo que compila, corre y no da un warning.
Siete días de clase dictado, unas 30 horas y media — y un día 8 opcional, después del cierre, con RAL, el modelo de referencia en C por DPI y un segundo capstone. Si lo hacés solo, calculá el doble: la mitad del tiempo se va en correr los ejemplos, y esa mitad es la que enseña. Como materia de cuatrimestre, el mapa de 15 semanas está en docs/para-docentes.md.
UVM 2020.3.1, la implementación de referencia de Accellera para IEEE 1800.2-2020. No la 1.2, que es pre-IEEE. Verilator la soporta oficialmente desde la 5.052.
Sí, incluso cobrando. Las slides están bajo CC BY 4.0, los ejemplos de
code/ bajo Apache-2.0 y las herramientas bajo MIT:
la única condición es citar la fuente y conservar el NOTICE. El repositorio trae
el deck en PDF y en PPTX con texto editable y notas del orador.
Y para dictarlo como materia hay tres cosas más:
docs/para-docentes.md —el curso de siete
días pasado a un cuatrimestre de 15 semanas, qué se puede saltear y qué evaluar en cada
parcial—, el banco con las 58 preguntas sin
la respuesta marcada, y un CITATION.cff para el botón Cite this
repository de GitHub.
No. Es el libro con el que aprendí UVM, está en las referencias, y varios de los
ejemplos de code/ derivan de los suyos —que su autor publicó bajo
Apache-2.0 y acá están acreditados en el NOTICE—. Pero la estructura es
otra: 8 unidades agrupadas por el problema que resuelven, no 24
capítulos por feature. El DUT es otro. El simulador es otro. Y hay cuatro unidades de
material que el libro no cubre: el plan de verificación como columna vertebral,
assertions (SVA), sequences virtuales y callbacks, y un capstone con un DUT
distinto que se escribe desde una hoja en blanco. La lista completa está en
docs/en-que-se-diferencia.md.
uvm_event y uvm_barrier, las
fases de run-time, y el TLM2. Están nombrados en la slide de cierre, con dónde seguir.
El curso es introductorio y prefiere decir qué no cubre.
Casi. Verilator 5.052 todavía no compila los bins de transición de los
covergroups, ignora binsof/intersect en un cross, y
tiene dos limitaciones con dist y solve…before. Las cuatro están
documentadas con repro mínimo y con el rodeo portable, porque esconderlas sería peor
que no tenerlas.
En las Discussions del repositorio para preguntas, y en los Issues si encontraste algo roto. Las correcciones por pull request son bienvenidas.