SystemVerilog中的$time和$realtime的用法

在搭建验证环境时，经常需要在环境中插入很多info用于输出一定的log信息用于进行debug，在插入这些info方法的时候，经常需要同时输出该方法执行的具体时间，用于方便定位问题，为此在Verilog和SystemVerilog中提供了一堆关于time的方法，如果对于这些方法使用的不是很恰当，可能显示出来的结果与期望有些许差异，本文将通过示例，说明这一对time的方法是如何做的妖。
1 $time
当$time被调用时，将会返回一个64位的整型变量，用于表示该系统函数调用时的仿真时刻，返回的这个值是按照以下步骤得到：
（1）当前延迟值依据模块设置的timescale时间单位和精度得到实际仿真时间；
（2）调用该函数返回的值为上一步得到的时间按照timescale设置的时间单位缩小表示后四舍五入得到的整型值；
【示例】 

【仿真结果】 

示例中，时间变化主要包括仿真器波形显示时间和$time调用返回显示的时间，这两个时间的变化过程如下：
sig从“00”变成“11”发生在12ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（1.234267*10≈12），$time返回的时间是12ns按照设置的时间单位缩小至1.2后四舍五入取整得到的，所以此时log显示时间为1；
sig从“11”变成“01”发生在24ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（第一次延迟值1.234267*10≈12，当前延迟值1.225232*10≈12，12+12=24），$time返回的时间是24ns按照设置的时间单位缩小至2.4后四舍五入取整得到的，所以此时log显示时间为2；
sig从“01”变成“10”发生在36ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（第一次延迟值1.234267*10≈12，第二次延迟值1.225232*10≈12，当前延迟值1.245678*10≈12，12+12+12=36），$time返回的时间是36ns按照设置的时间单位缩小至3.6后四舍五入取整得到的，所以此时log显示时间为4；
为了进一步理解时间的变化，我们将示例中使用的时间单位和时间精度“10ns/1ns”修改为“10ns/1ps”来看下仿真时间和$time显示的时间之间的关系。
【示例】 

【仿真结果】

通过仿真结果可以看到，因为时间精度的修改，此时的仿真时间分别变为了：12.343ns、24.595ns和37.052ns，但是$time调用显示的时间还是1、2和4。可见仿真时间是受当前module的时间单位和时间精度的影响，sig第一次变化时$time返回值为1.234267*10≈12.343ns按照设置的时间单位级缩小至1.2343后四舍五入取整得到，所以此时log显示1，sig第二次变化时$time返回值为当前延迟值（1.225232*10≈12.252ns）与第一次延迟值（12.343ns）之和24.595ns按照设置的时间单位级缩小至2.4595后四舍五入取整得到，所以此时log显示时间为2，sig第三次变化时返回值为当前延迟值（1.245678*10≈12.457ns）与前两次延迟值（12.343+12.252）之和37.052ns按照设置的时间单位级缩小至3.7052后四舍五入取整得到，所以log显示为4。仿真结果汇总如下表。
![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180056207-1198477576.png)

2 \(stime 当\)stime被调用时，将会返回一个32位的无符号整型变量，用于表示该系统函数调用时的仿真时刻，返回的这个值会按照当前模块设置的时间单位，对调用时刻值进行四舍五入后显示具体时间，其用法与\(time类似，只是\)stime返回32位整型变量，所以其调用时表示的时间范围相较\(time小，示例与\)time相同，此处不再赘述。
3 \(realtime 当\)realtime被调用时，将会返回一个real型变量，所以其表示出来的形式一般为小数形式，用于表示该系统函数调用时的仿真时刻，时间单位为当前模块设置的时间单位。
【示例】

![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180241971-2043518017.png)

【仿真结果】

![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180308060-2122307976.png)

示例中，时间变化主要包括仿真器波形显示时间和\(realtime调用显示的时间，这两个时间在之间的关系以及变化过程如下： sig从“00”变成“11”发生在12ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（1.234267*10≈12），\)realtime返回的时间是12ns按照设置的时间单位缩小至1.2后得到，所以此时log显示时间为1.2；
sig从“11”变成“01”发生在24ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（第一次延迟值1.23426710≈12，当前延迟值1.22523210≈12，12+12=24），\(realtime返回的时间是24ns按照设置的时间单位缩小至2.4后得到，所以此时log显示时间为2.4； sig从“01”变成“10”发生在36ns，该时间由当前模块的时间单位和时间精度决定，即（第一次延迟值1.234267*10≈12，第二次延迟值1.225232*10≈12，当前延迟值1.245678*10≈12，12+12+12=36），\)realtime返回的时间是36ns按照设置的时间单位缩小至3.6后得到，所以此时log显示时间为3.6；
为了进一步理解时间的变化，我们将示例中使用的时间单位和时间精度“10ns/1ns”修改为“10ns/本文示例1ps”来看下仿真时间和$realtime显示的时间之间的关系。
【示例】

![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180854104-255355753.png)

【仿真结果】

![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180917570-812884520.png)

通过仿真结果可以看到，因为时间精度的修改，此时的仿真时间分别变为了：12.343ns、24.595ns和37.052ns，但是\(realtime调用显示的时间还是1.2343、2.4595和3.7052。可见仿真时间是受当前module的时间单位和时间精度的影响，sig第一次变化时\)realtime返回值为（1.23426710≈12.343ns）12.343ns按照设置的时间单位级缩小至1.2343后得到，所以log显示为1.2343。sig第二次变化时$realtime返回值为当前延迟值（1.22523210≈12.252ns）与第一次延迟值（12.343ns）之和24.595ns按照设置的时间单位级缩小至2.4595后得到，所以log显示为2.4595，sig第三次变化时返回值为当前延迟值（1.245678*10≈12.457ns）与前两次延迟值（12.343+12.252）之和37.052ns按照设置的时间单位级缩小至3.7052后得到，所以log显示为3.7052。仿真结果汇总如下表。

![](https://img2023.cnblogs.com/blog/2601779/202306/2601779-20230604180949931-932461034.png)

通过仿真结果可以看到，仿真时间是按照当前module设置的时间单位和时间精度进行显示，而\(realtime函数显示的时间为仿真时间按照时间单位数量级缩小后得到的。 通过上述示例可以看到，在进行仿真时，当出现log显示时间与波形不一致时，要注意产生log信息使用的关于time的函数是什么，同时也要注意当前模块设置的时间单位和精度，如果为了得到与仿真波形时间吻合的时间，可以使用\)realtime。