总结verilog产生随机数的$random和seed

 

 

$random(seed)是verilog中最简单的产生随机数的系统函数。dom

 

在调用系统函数$random(seed)时,能够写成三种样式:1)$random,2)$random(),3)$random(seed)。下面分别说明:函数

1)$randomspa

这是最简单的一种写法,略去了seed这个传入参数,$random会使用一个默认的seed(这个默认值为0?)。也正所以,每次进行仿真时,$random产生的随机数序列都是相同的。get

2)$random()it

这种写法和写法1)的做用是相同的,一样是没有给$random传入seed。编译

3)$random(seed)class

这种写法与上面两种不一样,给$random传入了参数seed,所以$random根据seed来产生随机数。seed不一样,产生的随机数的序列也不一样。并且,每执行一次$random(seed)产生一个随机数,seed也自动更新一次。变量

 

下面讨论seed的产生。随机数

据我有限的知识,seed有两种产生方式:4)直接赋值为一个肯定数,5)利用系统函数$get_initial_random_seed得到值。下面分别讨论:sed

4)直接赋值

在一个initial块中直接将seed变量写成某值,以下面代码:

integer seed;

reg [7:0] rand_num;

initial  begin seed = 0; end

always @(posedge clk) begin rand_num <= $random(seed); end

在上面代码中,seed初始值被赋为0(也能够是1或其它数),在第一个时钟上升沿,rand_num取得的第一个随机数就是$random(0)产生的,seed也随即更新;在第二个时钟上升沿时,rand_num取得第二个随机数,是$random(更新后的seed)产生的,seed又随即更新;如此下去。

值得注意的是,若是把seed赋值为0,那么利用$random(seed)产生的随机数序列和直接执行$random产生的随机数序列是相同的。这个结论是我根据经验得出的。

5)seed = $get_initial_random_seed()

以下面代码:

integer seed;

reg [7:0] rand_num;

initial  begin seed = $get_initial_random_seed(); end

always @(posedge clk) begin rand_num <= $random(seed); end

在上面代码中,利用系统函数获得的seed的值是1,此后seed更新后的值和$random(seed)产生的随机数序列都和将seed直接赋值成1,利用$random(seed)产生随机数的状况相同。这也是我根据经验得出的结论。

我在网上没有找到关于$get_initial_random_seed的详细介绍。

 

下面讨论仿真时如何改变seed的初值:

若是seed的初值是肯定的,那么不论进行多少次仿真,产生的随机数的序列老是肯定的,就不能覆盖更多的状况。所以在仿真时,要可以改变seed的初值。目前我所知道的改变seed的初值有两种方法:6)修改代码;7)采用deposit方式。下面分别介绍:

6)修改代码

这种方式最直接,缺点是每次要修改seed时都须要从新编辑一遍代码。

好比,第一次仿真时,代码写成下面的样子:

integer seed;

reg [7:0] rand_num;

initial  begin seed = 0; end

always @(posedge clk) begin rand_num <= $random(seed); end

而第二次仿真时,想修改seed的初值,就写成下面的样子:

integer seed;

reg [7:0] rand_num;

initial  begin seed = 1; end

always @(posedge clk) begin rand_num <= $random(seed); end

7)采用deposit的方式

这种方式比较灵活,没必要修改代码,也没必要从新编译,直接修改输入到仿真软件的命令便可。

下面是最简单的一个命令:

deposit top.seed 2

run 125ns

exit

上面命令的意思是,将信号(或变量)seed的初值设成1,而后开始仿真,仿真时间为125ns,而后结束仿真。

deposit是在仿真开始以前起做用的(若是没有给deposit加上其它时间方面的条件),并且它只是将某个信号的初始值设为某一个数(能够是肯定数,也能够是随机数),此后便再也不干预该信号的值。若是仿真开始后有别的条件或语句改变该变量的值,则该变量就变成改变后的值。

若是代码按下面的样子写:

integer seed;

reg [7:0] rand_num;

initial  begin seed = 1; end

always @(posedge clk) begin rand_num <= $random(seed); end

咱们来看一下,在仿真开始以前deposit将seed赋值为2,然而仿真开始后的0ns时刻,initial块又将seed赋为1,所以至关于deposit没有起到预期的做用。咱们想要的是,seed的初值为2,$random(2)产生一个随机数后,seed再由2变成其它的数;而不是$random(1)产生一个随机数,而后seed又由1变成其它的数。

为了达到咱们的预期目的,要把deposit命令改为下面的样子:

deposit top.seed 2 -after 1ns

run 125ns

exit

在仿真开始的0ns时,initial块执行,将seed设为1。加上"-after 1ns"后,deposit命令就会在仿真开始后的1ns时起做用,把seed的值改成2,而后做用于第一次$random(seed)的执行,而后seed再更新。

 

综上讨论,我得出如下结论:

1. 利用$random产生随机数时最好利用上seed参数,即写成$random(seed)样式。

2. 没有必要利用$get_initial_random_seed()函数给seed赋值,直接写成一个值便可,像4)同样。

3. 建议用deposit的方式在仿真时改变seed的初值,使$random(seed)产生不一样的随机数序列

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