本文首发于微信公众号“芯片学堂”，作者JKZHAN

回调（callback）是一种在很多编程语言中都会使用的编程技巧。这算是一个感性的印象。关于回调函数，很多地方会用这句话来描述：“If you call me, I will call you back”。这句话说起来既形象又片面，毕竟不是简单的两者之间的关系，了解具体内容还得继续往下看。本文将进一步厘清回调函数的概念和术语，并给出SV和UVM使用回调函数的代码示例，最后例举一些在芯片验证中的使用场景。

01 概念和术语

例举一个场景，假设CC是个中国合法公民，今天CC的身份证丢了，然后到派出所去补办身份证，选择了“补办身份证”这个业务。在填信息信息表的时候，需要选择身份证制作完成之后的取送方式：要么邮寄要么本人来取。

场景类比：类比到函数调用流程来，“补办身份证”这个业务是派出所对象对外开放的API。通过这个API，CC可以触发“制作身份证”这个流程。而“信息表”就是这个流程所需要的参数，包括一系列的个人信息，以及流程最后新身份证的取送方式。如果选择邮寄，则身份证制作完成之后会调用“快递邮寄”这个新的动作流程；如果选择本人来取，则会调用“等待本人到来”这个流程。但最后不管是哪种方式，只有这个新动作流程成功返回结果，“制作身份证”这个流程才会结束。

阻塞与非阻塞： 以上的类比就是典型的阻塞式的回调，我们在使用SV时会经常用到。回调的执行可以是阻塞（blocking）和非阻塞（non-blocking）两种方式，有的地方会将它们叫做同步（synchronous）和异步（Asynchronous）。这里“阻塞”的概念跟可综合SV中的阻塞赋值的概念是类似的，阻塞都是指的等到被调用的函数或者赋值操作完成之后，主线程才能继续往下执行。而“非阻塞”都是指的互不干涉互不阻碍的意思，非阻塞回调通常用在I/O操作、异常处理或者多线程中编程中，将回调函数放到单独的线程中执行；非阻塞赋值在仿真中是将计算等号右表达式和赋值给左变量分成了两个事件，并分别放在仿真时间槽（time slot）的Active region和NBA region中执行。

回调函数概念：在上面的类比中，“制作身份证”是一个首先被执行的主函数（main function），填写信息表中取送方式一栏就是向主函数注册回调函数（register a callback function），而“邮寄”和“本人来取”其实就是被注册的回调函数（callback function），主函数在结束之前会调用回调函数，这个调用的地方叫做回调函数的hook。回调函数的接口通常是预先定义好的，比如CC总不能给主函数注册一个“由民警配送到我家”的回调函数吧。

词条定义：最后再来看看在wikipedia上的词条定义: “In computer programming, a callback is any executable code that is passed as an argument to other code; that other code is expected to call back (execute) the argument at a given time.”，翻译过来是：将一段可执行的代码A作为参数传递给另一段代码B，当B在执行时可以在需要的时刻去执行A。到这里，我们基本已经厘清了回调所涉及到的概念和术语。下面接着看看回调具体有什么用，以及在SV中应该怎么应用。

02 SV和UVM例程

SystemVerilog Callback例程：

UVM中Callback的使用：

03 应用场景

本节主要列举几个栗子，看看回调函数在芯片验证中可以用到什么场景下。

场景1：可能大多数人使用SV一开始接触到的回调函数应该就是pre_randomize()和post_randomize()。这两个函数是SV内置的回调函数，在执行randomize()函数的前后会自动执行。一般用在随机前变量的打印、随机约束的开关、随机约束权重的更改、随机后变量整形、随机数组排序等等，应用场景很多。这里可以参考公众号的上一篇文章《SystemVerilog高效仿真技巧》，其中有一个例子用了post_randomize()来加速仿真。

场景2：回调函数的典型应用可以是在VIP（Verification IP）中。VIP的使用使得验证工程师可以访问验证其设计中所需要的接口协议和存储器等。通常在VIP中，回调函数是改变其协议行为的重要手段，当然这取决于这个VIP是是怎么实现的以及开放了多少功能，特别是在第三方提供的VIP，供应商又要对其加密又希望给用户提供修改VIP行为的便利。这里举个栗子，比如AXI VIP，通过重定义回调函数可以去改变不同transaction之间的延迟、决定AW通道和W通道是否要对齐或支持写数据超前、注入故障等等功能。

场景3：在monitor上也有callback的用武之地，比如在monitor留了收集覆盖率信息的hook，或者对monitor采集到的transaction进行不同目的的检查。

场景4：除此之外，回调函数在UVM的框架中也经常会看到。除了UVM本身提供一套回调函数的注册机制（如上例程），UVM的phase机制本身也是使用回调的方式来实现的。当然在这里不会剖源码做注解啦，着实超出本文篇幅和范畴。言而总之，回调只是一种编程技巧，有什么用完全取决于程序的目的和架构。能在众多编程语言中被广泛应用，已足见其强大的功能。

参考资料
[1] IEEE Standard Association. "IEEE Standard for SystemVerilog-Unified Hardware Design, Specification, and Verification Language." (2013).[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Callback_(computer_programming)[3] https://verificationguide.com/systemverilog/systemverilog-callback-example/