UVM中基于SOCKET通信的TLM2.0介绍

TLM2.0在2009年成为OSCI标准，主要用于构造总线系统的SystemC模型。尽管如此，当TLM2.0被引入到SV，它在构造testbench这件事情上也有所建树，为连接testbench与SystemC模型提供了便利。

本文在介绍TLM2.0时将主要覆盖其三大特征：interface，socket和generic payload。

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Interface

TLM2.0跟TLM-1类似，有port、export和imp这些接口概念。在传输类型上，可以分为阻塞和非阻塞。其中非阻塞传输通过包含两个不同方向的传输路径来实现双向传输（bi-directional）,这两个传输路径分别是前向传输路径（forward transport path）和反向传输路径（backward transport path）。这么一结合，就有了以下TLM2.0接口的九种基本类型。

接下来是传输函数。相比于TLM-1中传输函数put和get，TLM2.0使用的传输函数从SystemC原原本本地迁移了过来，主要由下面三种传输函数。这些传输函数的原型定义在uvm_tlm_if类中，该类也是上面九种接口类的父类的父类的父类。

结合起来看，TLM2.0接口的基本类型中，会提供对应的传输函数供调用（比如：支持阻塞传输的三个接口类中，都会调用宏去实现传输函数b_transport），以及connect函数供建立连接关系（connect函数的主要目的是实现接口句柄的传递）。好在这一部分作为TLM2.0的底层实现，用户应用中可以不去关心。

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Socket

TLM2.0最主要的贡献是提出了socket的概念。Socket在UVM TLM2.0中，实现上是对port、export和imp的又一层封装，以提供更加统一和简洁的连接。下面首先扩展一下知识面，说说socket。

Socket，直译过来叫“插座”，后来由于功能相似被引入到软件领域，并被翻译成了“套接字”，首先广泛用于计算机网络领域。Socket在计算机网络模型中，作为应用层和传输层之间的一个抽象层，这就意味着，socket为下游的传输层（TCP/IP）做了接口封装，并为上游应用层（用户进程）提供网络通信服务（service）。

从整个通信链路角度看，socket就像是某种规格的插座，服务端和客户端通过规格（域、套接字类型、协议）匹配的“线缆”插上两端（通过IP地址和端口名），即可实现端到端的通信，通信的过程不再需要去关心中间的通信协议和实现细节。

当Socket的概念被引入到TLM建模，它依然保留着它原本的特点：端到端，协议统一，双向通信。当然，TLM Sockets也有自己的特点，比如可用于流量控制的延时参数等等。 TLM2.0这套机制本身可以说是围绕socket接口展开的。Socket涉及到的类有8个，都是一对一对的，使用的时候非常方便和干净。

根据阻塞性和在通信链路中的位置，socket类型可以按照下表分类。

其中IS-A表示面向对象的继承关系，可以理解为“它本质是xxxx接口”;HAS-A表示对象之间的关联关系，可以理解为“它还有一个xxxx接口”，举个例子：用于非阻塞传输的initiator的socket（uvm_tlm_nb_initiator_socket），它本质是一个支持前向传输的port接口，同时它还有一个支持后向传输的imp接口。

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Generic Payload

统一的通信事务（payload）可能是TLM2.0理想的用法，从UVM源码中可以看到在接口和socket涉及到transaction类型的地方，都用了默认类型uvm_tlm_generic_payload. Generic payload的基类是uvm_sequence_item,本质上跟之前接触到的transaction没有什么两样，它可以被看做是TLM2.0为我们定义好的可以直接用于总线系统建模的事务模板。

因为是面向总线系统建模而创建的transaction，所以generic payload包含的域基本也都跟总线相关，比如地址（m_address）、数据（data[]）、读/写(m_command)、突发长度(m_stream_width)、字节掩码(m_byte_enable[])、响应类型（m_response_status）等。如果还有更多的字段，比如memory属性、安全属性、ID号等其他sideband信号，可以通过扩展m_extensions数据结构来进行添加。

审核编辑：刘清