SystemVerilog'da İleri OOP: Aggregation, Kalıtım ve Daha Fazlası

Bu bölüm, SystemVerilog’ta aggregation, inheritance, constructor kullanımı, çok katmanlı inheritance, veri gizleme, encapsulation ve parametreli sınıflar gibi ileri OOP konularını detaylandırıyor. Bu kavramlar, güçlü ve yeniden kullanılabilir testbench mimarileri oluşturmanıza yardımcı olur.

1️⃣ Aggregation (Bileşim)
#

Aggregation, bir sınıfın başka sınıflardan nesneleri içerecek şekilde oluşturulmasını sağlar. Bu, “has-a” (sahiptir) ilişkisini ifade eder.

Örnek:

class Address;
  string city;
endclass

class Person;
  Address addr; // Aggregation: Person has an Address
  function new();
    addr = new();
  endfunction
endclass

Bu örnekte Person, bir Address nesnesini property olarak içerir. Aggregation, modüler ve hiyerarşik tasarımlar kurmada yardımcı olur.

2️⃣ Inheritance (Kalıtım)
#

Inheritance (kalıtım), bir sınıfın (alt sınıf) başka bir sınıfın (üst sınıf) özelliklerini ve metotlarını devralmasını sağlar. extends anahtar kelimesi kullanılır.

Örnek:

class Packet;
  bit [7:0] header;
endclass

class DataPacket extends Packet;
  bit [31:0] payload;
endclass

Burada DataPacket, Packet sınıfından header üyesini devralır.

3️⃣ Inheritance ve Constructor’lar
#

Inheritance kullanıldığında, üst sınıfın constructor’ı otomatik olarak çağrılmaz. Üst sınıf constructor’ını çağırmak için super.new() kullanılmalıdır.

Örnek:

class Packet;
  function new();
    $display("Packet constructor");
  endfunction
endclass

class DataPacket extends Packet;
  function new();
    super.new(); // Üst sınıf constructor'ını çağırır
    $display("DataPacket constructor");
  endfunction
endclass

Genelde super.new() ilk satırda çağrılarak üst sınıfın düzgün bir şekilde başlatılması sağlanır.

4️⃣ Çok Katmanlı Kalıtım (Multilayer Inheritance)
#

SystemVerilog, çok katmanlı inheritance (multi-level inheritance) destekler. Bir sınıf, başka bir sınıftan kalıtım alabilir ve bu sınıf da başka bir sınıftan kalıtım alabilir.

Örnek:

class Packet;
  bit [7:0] header;
endclass

class DataPacket extends Packet;
  bit [31:0] payload;
endclass

class EncryptedPacket extends DataPacket;
  bit [127:0] encryptionKey;
endclass

Bu sayede fonksiyonalitenin katmanlı bir şekilde inşa edilmesi sağlanır.

5️⃣ Veri Gizleme ve Encapsulation
#

Veri gizleme, sınıf içindeki verilerin dışarıdan yanlışlıkla erişilmesini engeller. local veya protected anahtar kelimeleri kullanılır.

local: Sadece aynı sınıf içinden erişilebilir.
protected: Sınıfın kendisi ve alt sınıflar tarafından erişilebilir.

Örnek:

class Packet;
  local bit [7:0] secret;
  protected bit [7:0] protectedData;

  function void setSecret(bit [7:0] s);
    secret = s;
  endfunction
endclass

Bu yapı, encapsulation (kapsülleme) sağlar. Yani veriler ve davranışlar bir arada ve kontrollü bir şekilde sunulur.

6️⃣ Parametreli Sınıflar (Parameterized Classes)
#

SystemVerilog, parametreli sınıflar ile yeniden kullanılabilir ve tip güvenliği sağlayan yapılar sunar. Bu sayede çalışma zamanında tip hatalarından kaçınılır.

Örnek:

class Queue #(type T=int);
  T data[$]; // T tipinde dinamik array

  function void push(T item);
    data.push_back(item);
  endfunction

  function T pop();
    return data.pop_front();
  endfunction
endclass

Queue #(bit [7:0]) byteQueue = new();
Queue #(string) stringQueue = new();

Parametreli sınıflar, generik doğrulama bileşenleri tasarlamayı kolaylaştırır.

📖 Sonuç
#

SystemVerilog’un bu ileri OOP kavramları, mühendislerin modüler, yeniden kullanılabilir ve ölçeklenebilir doğrulama ortamları kurmasına olanak tanır. Bu teknikleri öğrenmek, güçlü testbench’ler geliştirmek için büyük önem taşır.

// Aggregation: Address class
class Address;
  string city;
  string street;
  function new(string cityName = "Unknown", string streetName = "Main St.");
    city = cityName;
    street = streetName;
  endfunction
  function void display();
    $display("[Address] City: %s, Street: %s", city, street);
  endfunction
endclass

// Base class: Packet
class Packet;
  local bit [7:0] secret;        // Data hiding: local
  protected bit [7:0] protectedData; // Data hiding: protected

  function new();
    $display("[Packet] Constructor called.");
  endfunction

  function void setSecret(bit [7:0] s);
    secret = s;
  endfunction

  function void showSecret();
    $display("[Packet] Secret = %0h", secret);
  endfunction
endclass

// Inheritance: DataPacket extends Packet
class DataPacket extends Packet;
  bit [31:0] payload;

  function new();
    super.new();  // Calls Packet constructor
    $display("[DataPacket] Constructor called.");
  endfunction
endclass

// Multilayer Inheritance: EncryptedPacket extends DataPacket
class EncryptedPacket extends DataPacket;
  bit [127:0] encryptionKey;

  function new();
    super.new();  // Calls DataPacket constructor
    $display("[EncryptedPacket] Constructor called.");
  endfunction
endclass

// Parameterized Class: Generic Queue
class Queue #(type T=int);
  T data[$]; // dynamic array of type T

  function void push(T item);
    data.push_back(item);
  endfunction

  function T pop();
    return data.pop_front();
  endfunction

  function void display();
    foreach (data[i])
      $display("[Queue] data[%0d] = %0s", i, data[i]);
  endfunction
endclass

// Aggregation: Person class
class Person;
  Address addr;  // Person has an Address (aggregation)

  function new(string cityName, string streetName);
    addr = new(cityName, streetName);
    $display("[Person] Constructor called.");
  endfunction

  function void display();
    addr.display();
  endfunction
endclass

// Testbench module
module tb_advanced_oop_demo;
  Person p;
  EncryptedPacket epkt;
  Queue #(bit [7:0]) byteQueue;
  Queue #(string) stringQueue;
  initial begin
    // Demonstrate Aggregation
    p = new("Istanbul", "Nispetiye St.");
    p.display();

    // Demonstrate Inheritance & Constructor Chaining
    epkt = new();
    epkt.setSecret(8'hAB);
    epkt.showSecret();
    epkt.encryptionKey = 128'hDEADBEEFDEADBEEFDEADBEEFDEADBEEF;
    $display("[EncryptedPacket] Key = %h", epkt.encryptionKey);

    // Demonstrate Parameterized Class
    byteQueue = new();
    byteQueue.push(8'hAA);
    byteQueue.push(8'hBB);
    byteQueue.display();

    stringQueue = new();
    stringQueue.push("Hello");
    stringQueue.push("World");
    stringQueue.display();

    #10 $finish;
  end

endmodule