По просьбе коллеги добавил в бенчмарк симуляторов запуск Квесты с параметром "-O5" и без параметра "+acc". Прирост скорости составил ровно 10 раз, но есть мнение, что могут быть проблемы с доступом к внутренним сигналам (через VPI/DPI или даже из верилога). Сам не проверял.

Ещё добавил запуск VCS (честно взятый "во временное пользование" на всем известном ftp) на своём компе и перезапустил все тесты. Можно заметить, что скорость работы большинства симуляторов значительно возросла - это от того, что я выключил HyperThreading. А ещё верилятор стал заметно быстрее компилировать, особенно для многопоточного варианта симуляции.

Нашел забавную ошибку в Вериляторе. При иерархической передаче строки в параметре модуля через два и более модуля строка может не дойти до конечного потребителя. Зависит это от того, указан ли, и где конкретно, тип параметра. Если во всей цепочке тип параметра отсутствует (выводится из дефолтного значения), то строка проходит. Если тип везде указан, то тоже проходит. А если во втором модуле тип не указать, то туда приходит строка той же длины, только заполненная пробелами. Причём, если её передать дальше, то она совсем обнулится.

Вот пример кода с багом:

```
module string_param_0 #(parameter S = "");
initial $display("S = '%s'", S);
endmodule

module string_param_1 #(parameter string S = "");
string_param_0 #(.S(S)) u_sp0();
endmodule

module test;
string_param_1 #(.S("Greetings from the old shoes")) u_sp1();

endmodule
```

Вывод такой:

S = ' '

Если добавить тип параметра в первый модуль или убрать тип из второго, то вывод будет корректным:

S = 'Greetings from the old shoes'

Немного поигравшись с Veryl пишу отзыв. Если кратко: потенциал есть, но пока не готов.

Не буду лить воду, пойду по фактам. Плюсы языка:

➡️Полярность сброса и клока можно выбрать при сборке. Очень полезная фича, но есть некоторые проблемы с передачей этих знаний в подключаемые модули на верилоге. Есть автоматическая инверсия сброса, если в вериложном модуле сброс не той полярности. Но пока нет инверсии клока и никак не передать информацию о типе сброса - синхронный он или асинхронный.
➡️Фигурные скобки в качестве операторных скобок конечно выглядят гораздо приятней многословных begin/end и module/endmodule.
➡️Нет разделения на блокирующее и неблокирующее присваивание. Язык предназначен для написания только синтезируемого кода, по этому синхронные присваивания - неблокирующие, асинхронные - блокирующие.
➡️if/else как выражение (expression). Как бы реверанс в сторону функциональных языков, но по сути синтаксический сахар над тернарным оператором.
➡️Дженерики! Наконец-то шаг в сторону метапрограммирования. Шаг скромный, но в верилоге этого очень не хватает.
➡️Есть поддержка аннотации CDC. Если вдруг вы небезопасно передаёте данные из домена в домен, транслятор даст вам по рукам.
➡️Какая-никакая стандартная библиотека с FIFO и некоторыми полезными модулями (кое кто из чата FPGA Systemc был бы очень рад).

Теперь минусы:

➡️Нет приведения ширины. Есть приведение к типу, и как бы можно объявить новый тип с нужной шириной и к нему приводить. Но это лишняя писанина, и результирующий верилог не поддерживается парсером Yosys'а. Такая вот шляпа.
➡️В конструкции вида a = {b, '1} единица не расширяется до размера a, и код в неизменном виде попадает в верилог. Т.е. это ошибка и в верилоге и в вериле, что несколько расстраивает. Выражение как бы очевидное, но авторы решили сохранить совместимость с верилогом. А ещё линтер на это не ругается (а Верилятор ругается).
➡️Нельзя объявить несколько переменных одного типа с одной декларации. Для каждой переменной надо писать var бла_бла: тип;.
➡️Невозможно задать начальное значение регистру или памяти. ROM в принципе можно описать в виде const (которое транслируется в localparam), но RAM только через readmem. Авторы говорят, что для асиков это не нужно, а проблемы плисоводов их не волнуют. Конструкция initial поддерживает только вывод сообщений.

По инфраструктуре. В отличие от верилога, у которого только стандарт, Veryl "из коробки" имеет форматтер, линтер и language server. Это очень удобно. Например, на добавление полноценной поддержки языка с в Emacs у меня ушли сутки. А это форматирование с отступами, подсветка синтаксиса, подсветка ошибок в реальном времени, автодополнение, хождение по коду и попапы.

Кроме перечисленного, в комплекте с транслятором есть система документирования с поддержкой markdown и wavedrom, система юнит-тестирования с интегрированными тестбенчами на верилоге, и система сборки, которая умеет подгружать зависимости.

Есть и недостатки:

➡️Нет настроек форматирования, есть только настройка длины таба.
➡️У линтера есть только настройки стиля, языковых настроек нет. Например, нет предупреждения о неявном приведении ширины.
➡️При касте сброса транслятор может менять имя сигнала, добавляя к нему префикс или суффикс (настраиваемо). При этом он это делает и для портов вериложных модулей. По этому, если включена эта опция, при имплементации вериложного модуля к именам портов клока и сброса надо прибавлять префикс r\#. Но это скорее ошибка, которую нужно исправлять.
➡️Часто неправильно указывает положение ошибки, особенно если забыли или лишняя точка с запятой.

В общем, впечатления от языка двойственные. С одной стороны линтер, language server и дженерики. С другой - ощущение, что пишешь на верилоге с новым синтаксисом и старыми проблемами. А зачем мне старые проблемы? Мне нужны новые ?

PS: Дописывая пост заглянул в репозиторий. Две недели назад вышла новая версия, в которой добавили приведение ширины. Вот так может и допишут до продакшена.

Хорошее замечание и ещё один аргумент в ~~срачах~~ спорах про сбросы. Получается (без учёта других аргументов), что тотальный сброс можно делать любым - синхронным или асинхронным, а частичный (только control path, например) лучше синхронным, чтобы в случае чего синтезатор смог сымитировать его на логике.

В комментах товарищ @Xtyll спросил, не упала ли скорость симуляции в Вериляторе после добавления событийного шедулинга. Сообщаю: не упала.

Добавил тест Верилятора 4-й версии в свой бенчмарк - разница в результатах с версией 5 на уровне погрешности. Для надежности сделал ещё тест на реальном проекте. Там тоже разницы нет. Вот как-то так.

Про асинхронный сброс и Verilator.

Вот типичный код асинхронного сброса:

always\_ff @(posedge clk or negedge rst\_n) begin if (!rst\_n) ... else ... end

Обычно, код работает так же, как в железе. Однако, если в начале симуляции нет клока, то сброс может не сработать. Так выйдет, если rst_n присвоить 0 в нулевом времени через инициализацию в объявлении. Как можно догадаться, в этом случае события negedge rst_n не случится, т.к. по стандарту присвоение в объявлении выполняется раньше присвоения в процессах.

Очевидное решение - в объявлении rst_n присвоить 1 (или вообще ничего не присваивать, X->0 тоже считается за negedge), а в initial - 0:

logic rst\_n = 1'b1; initial rst\_n = 1'b0;

Или так:

logic rst\_n; initial begin rst\_n = 1'b1; rst\_n = 1'b0; end

Однако, и здесь есть нюанс: Verilator не захотел регистрировать это событие, и не выполнил код процесса. Раньше такого в Вериляторе быть не могло, потому что до недавнего времени он был чисто clock-accurate симулятором. А раз клок всегда был, то события negedge rst_n можно было не дожидаться, процесс вызвался бы при первом posedge clk. Но сейчас он стал фактически полноценным event-driven, по этому наверное дожен справляться с такими вещами.

В связи со всем вышесказанным думаю самым правильным решением было бы присвоение rst_n единицы, а как минимум в следующем цикле симуляции сбрасывать его в ноль:

logic rst\_n = 1'b1; initial \#1 rst\_n = 1'b0;

Запилил issue

Вы наверное знаете, что в стандарте верилога есть ключевое слово macromodule, которое ничем не отличается от module, за исключением того, что "An implementation may choose to treat module definitions beginning with the macromodule keyword differently". Интересно, откуда растут ноги у этого macromodule и используется ли где нибудь возможность интерпретировать его отлично от module?
Я нашел документ, в котором сказано, что в macromodule можно описывать только wire и операции с ними. Никаких переменных/регистров и процедурных присваиваний, только assign. Интересно, откуда эта информация, если в стандарте об этом ни слова?