SystemC 实践教程

本人出于需要初次接触SystemC，深感SystemC的中文资料十分缺乏。斗胆作此教程，如有谬误，敬请指正。

本教程主要作用范围是SystemC的使用，包括进行模块设计和testbench编写，关于方法学上的一切，笔者完全不懂。采用的设计实验主要是南京大学数字逻辑与计算机组成设计实验中的选作几例。

环境配置

本项目使用标准的Makefile构建系统，适用于Linux/Unix环境。所有编译结果统一输出到build目录。

前置条件

• C++编译器(gcc/g++)
• 系统已安装的SystemC库 (头文件位于/usr/include，库文件位于/usr/lib)
• GNU Make

快速开始

使用Makefile编译和运行项目：

# 编译所有实验
make

# 运行所有测试
make run

# 运行特定模块的测试（如2位4选1选择器）
make run-mux_4to1

# 运行ALU测试
make run-alu_4bit

# 运行寄存器堆和RAM测试
make run-register_ram

# 或者直接运行编译好的可执行文件
./build/mux_4to1/mux_4to1_tb
./build/alu_4bit/alu_4bit_tb
./build/register_ram/register_ram_tb

# 清理生成的文件
make clean

项目结构

systemC_example/
├── build/                  # 构建输出目录（自动创建）
│   ├── mux_4to1/           # 选择器实验的构建结果
│   ├── alu_4bit/           # ALU实验的构建结果
│   ├── register_ram/       # 寄存器堆和RAM实验的构建结果
│   └── fifo_design/        # FIFO实验的构建结果
├── mux_4to1/               # 2位4选1选择器
│   ├── mux_4to1.h
│   ├── mux_4to1_tb.cpp
│   ├── Makefile
│   └── README.md
├── alu_4bit/               # 4位带符号补码ALU
│   ├── alu_4bit.h
│   ├── alu_4bit_tb.cpp
│   ├── Makefile
│   └── README.md
├── register_ram/           # 寄存器堆和RAM
│   ├── register_file.h
│   ├── ram.h
│   ├── register_ram_tb.cpp
│   ├── mem1.txt
│   ├── Makefile
│   └── README.md
├── fifo_design/            # FIFO设计与验证
│   ├── fifo.h
│   ├── fifo_tb.cpp
│   ├── Makefile
│   └── README.md
├── Makefile                # 主Makefile
└── README.md               # 项目文档

实验列表

实验一：2位4选1选择器

实现一个2位4选1的选择器，根据选择信号Y的值选择对应的输入信号X输出。 详情见mux_4to1/README.md

实验二：4位带符号补码ALU

实现一个4位带符号位的补码算术逻辑单元，支持加减法、逻辑运算和比较操作。 详情见alu_4bit/README.md

实验三：寄存器堆与RAM

实现16×8位的寄存器堆与RAM，支持读写操作和从文件初始化。 详情见register_ram/README.md

实验四：FIFO设计与验证

实现一个参数化的FIFO缓冲器，使用SC_THREAD进程展示复杂时序行为控制。 详情见fifo_design/README.md