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[SC]SystemC在CPU/GPU验证中的应用(六)

SystemC在CPU/GPU验证中的应用(六)

       摘要:下面分享50个逐步升级SystemC编程能力的示例及建议的学习路线图。您可以一次一批地完成它们——从前五个基础的例子开始,然后转向channels, TLM, bus models, simple CPU/GPU kernels等等。在每个阶段掌握之后,再进行下一组的学习。


50个代表性的SystemC例子

  1. Hello, SystemC! (module + sc_main)
  2. Simple clock generator
  3. 4-bit up/down counter
  4. Blocking FIFO channel
  5. Non-blocking handshake channel
  6. Combinational AND/OR modules
  7. D-flip‐flop with async reset
  8. 8×1 multiplexer
  9. Simple RAM model (blocking accesses)
  10. Simple ROM model
  11. Dual-port RAM
  12. Bus arbiter (round-robin)
  13. TLM2.0 blocking transport (initiator)
  14. TLM2.0 blocking transport (target)
  15. TLM2.0 non-blocking transport
  16. TLM2.0 analysis port / export
  17. Simple AXI-Lite bus model
  18. AXI-Lite master + slave example
  19. Quantum keeper & time annotation
  20. tlm_utils::simple_initiator_socket
  21. tlm_utils::simple_target_socket
  22. Hierarchical module instantiation
  23. Dynamic process spawn & kill
  24. Event notification & sc_event_queue
  25. Reset synchronization circuit
  26. Clock domain crossing FIFO
  27. Bus monitor / tracer (TLM analysis)
  28. Memory-mapped register file
  29. Interrupt controller model
  30. Pipeline stage model (fetch/decode/execute)
  31. Simple 4-stage CPU datapath
  32. Cache model (direct-mapped)
  33. DMA engine model
  34. GPGPU kernel launcher skeleton
  35. GPU shader core (vector add)
  36. Barrier synchronization (sc_barrier emulation)
  37. Producer-consumer with sc_mutex
  38. sc_semaphore example
  39. SystemC-AMS basic RC filter
  40. Fixed-point arithmetic with sc_fixed
  41. Power‐aware sc_trace (VCD generation)
  42. Cross-trade-off analysis (timing vs. power)
  43. SystemC assertions (SC_ASSERT)
  44. UVM-SystemC basic use case
  45. Co-simulation stub (Verilog DPI)
  46. SystemC Python binding stub
  47. Parameterized module (SC_MODULE_T)
  48. TLM-2.0 generic payload extensions
  49. Simple NoC router model
  50. Full mini‐SOC: CPU + L2 cache + memory + interconnect

Sixth Batch: Examples 41–50

Below are the first five examples with complete code + detailed comments.

41. Power‐aware sc_trace (VCD 生成)

文件名:trace_example.cpp

#include <systemc.h>// 简单的 4-bit 计数器模块,每个时钟周期递增
SC_MODULE(Counter) {sc_in<bool>        clk;sc_out<sc_uint<4>> count;SC_CTOR(Counter) {SC_METHOD(proc);sensitive << clk.pos();count.initialize(0);}void proc() {count.write( count.read() + 1 );}
};int sc_main(int, char*[]) {sc_clock       clk("clk", 10, SC_NS);sc_signal<sc_uint<4>> cnt_sig;Counter cnt("cnt");cnt.clk(clk);cnt.count(cnt_sig);// 打开 VCD 波形文件sc_trace_file* tf = sc_create_vcd_trace_file("wave");// 跟踪时钟和计数值sc_trace(tf, clk,    "clk");sc_trace(tf, cnt_sig,"count");// run 200nssc_start(200, SC_NS);sc_close_vcd_trace_file(tf);return 0;
}

运行后会生成 wave.vcd,可以在 GTKWave 等工具中查看。


42. Cross‐trade‐off Analysis (Timing vs. Power 简易模型)

文件名:power_analysis.cpp

#include <systemc.h>// 统计翻转次数并估算功耗的模块
SC_MODULE(Gate) {sc_in<bool> in;sc_out<bool> out;unsigned long toggle_count;SC_CTOR(Gate): toggle_count(0) {SC_METHOD(proc);sensitive << in;dont_initialize();}void proc() {bool new_v = !in.read(); // 反相if (out.read() != new_v) {toggle_count++;out.write(new_v);}}
};// 顶层 Testbench:记录仿真时间、开关次数并估算能耗
int sc_main(int, char*[]) {sc_clock    clk("clk", 10, SC_NS);sc_signal<bool> sig_in, sig_out;Gate gate("gate");gate.in(sig_in);gate.out(sig_out);// 产生输入信号——一个 4 周期高电平,4 周期低电平循环SC_THREAD([&]() {while (true) {for (int i = 0; i < 4; ++i) { sig_in.write(true);  wait(clk.posedge_event()); }for (int i = 0; i < 4; ++i) { sig_in.write(false); wait(clk.posedge_event()); }}});// 在仿真结束时打印结果sc_start(200, SC_NS);unsigned long toggles = gate.toggle_count;double sim_time_ns = sc_time_stamp().to_seconds() * 1e9;d
http://www.xdnf.cn/news/10358.html

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