[SystemVerilog 실무] 8. Package와 Interface

SystemVerilog는 대규모 SoC 검증 환경에서 모듈성과 재사용성을 높이기 위한 다양한 구조를 제공합니다. 이번 포스트에서는 검증 환경의 설계 품질을 높여주는 Package와 Interface의 개념과 실무 활용법을 다룹니다.

Packages: 선언의 재사용과 정리

패키지는 관련된 정의들을 하나로 묶어주는 컨테이너입니다. 클래스, 함수, typedef 등 여러 선언을 그룹화하여 코드 관리와 재사용성을 극대화할 수 있습니다.

• package my_pkg; 형태로 선언
• 내부에 typedef, function, class 등을 선언 가능
• endpackage로 마무리

장점

• 선언의 모듈화 및 재사용성 강화
• 소스 간 네임스페이스 분리로 충돌 방지
• 유지보수 및 가독성 향상

Import 방식 비교

• import my_pkg::*;: 패키지 내 모든 항목 import → 편리하지만 이름 충돌 주의
• import my_pkg::item;: 특정 항목만 import → 명확하고 안전한 사용 권장

이름 해석 순서 (Search Order)

1. 로컬 범위 (module/class/task 내)
2. import된 패키지
3. $root 전역 범위

→ 이름 충돌이나 의도치 않은 값 참조를 피하려면 specific import 사용이 좋습니다.

중첩 패키지 (Nested Package)

패키지 내부에 또 다른 패키지를 선언할 수 있습니다.

parent_pkg::nested_pkg::my_typedef

• 계층적 구조 표현 가능
• export 키워드로 외부 공개 가능

컴파일 단위와 네임스페이스

• $unit: 동일 컴파일 단위 내에서 유효
• $root: 전체 프로젝트 전역 범위
• 패키지: 내부 전용 범위
• 모듈/클래스/인터페이스: 로컬 범위

Interfaces: 신호 연결의 추상화

Interface는 여러 신호를 하나로 묶고, 모듈 간 연결을 단순화하는 데 사용됩니다.

interface my_if;
  logic clk;
  logic reset;
  logic data;
endinterface

주요 활용

• 테스트벤치에서 DUT 연결을 추상화
• 인터페이스 구조의 일관성 유지
• 모듈 간 커뮤니케이션 단순화

Modport로 방향 제약 설정

Modport는 인터페이스 신호에 대해 모듈마다 접근 방향을 제한합니다.

interface my_if;
  logic clk, reset, data;
  modport master (output clk, reset, data);
  modport slave (input clk, reset, data);
endinterface

• master/slave 역할에 따라 신호 방향을 분리
• 계층적 설계 시 역할 분담이 명확해짐

Clocking Block: 안정적인 타이밍 관리

클로킹 블록은 클록 도메인 동기화를 위해 사용됩니다.

clocking cb @(posedge clk);
  default input #1ns output #1ns;
  input data;
  output sig;
endclocking

• 입력/출력 지연을 설정하여 race condition 방지
• 주로 테스트벤치에서 유용하게 사용

Virtual Interface: 동적 바인딩을 위한 유연성

가상 인터페이스는 클래스 기반 환경에서 인터페이스 인스턴스를 동적으로 바인딩합니다.

class driver;
  virtual my_if vif;

  function new(virtual my_if vif_in);
    vif = vif_in;
  endfunction

  task drive();
    vif.data = 1;
  endtask
endclass

• 객체지향 환경에서 유연한 구조 제공
• Sequence/Driver 같은 환경에 적합

 

Deep Talk: Master-Slave

• Master-Slave 구조란?
  • 디지털 시스템에서 한 쪽이 주도(Master)하고 다른 쪽이 따라가는(Slave) 방식으로 동작하는 제어 구조
  • 주로 동기 회로, 통신 프로토콜(AMBA, I2C, SPI 등), 그리고 플립플롭 회로에서 사용.