一、概述

在芯片开发流程中，系统原型和芯片验证对项目的助推起到了关键作用。
系统原型一般是通过硬件功能描述文档来模拟硬件行为，而行为要求不同于RTL模型。系统原型可以提供一个准确到硬件比特级别、按照地址段访问、不依赖于时钟周期的模型，该模型通常基于SystemC语言，而系统原型中各个模块通过TLM可以实现宽松时间范围内的数据包传输。
芯片验证是在RTL模型初步建立之后，通过验证语言和方法学来构建验证平台。该平台的特点是验证环境整体基于面向对象开发，组件之间的通信基于TLM，而在driver与硬件接口之间需要将TLM抽象事务降解到基于时钟的信号级别。
系统原型阶段和芯片验证阶段都使用了TLM通信方式，前者是为了更快地实现硬件原型之间的数据通信，后者是为了更快地实现验证组件之间的数据通信。仿真速度是TLM对项目进度的最大贡献，同时TLM传输中的事务又可以保证足够大的信息量和准确性。
TLM并不是某一种语言的产物，而是作为一种提高数据传输抽象级的标准存在的。高抽象级的数据通信，可以用来表示宽松时间跨度内的硬件通信数据，而通过将低颗粒硬件周期内的数据打包为一个大数据，非常有利于整体环境的仿真速度。
TLM的运用也越来越广泛，包括emulator同硬件仿真器的协同仿真框架中，也建议使用这种方式来降低混合环境之间的通信频率，以便提高整体的运算效率。

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TLM是一种基于事务的通信方式，通常高抽象级语言例如SystemC或者SV/UVM中作为模块之间的通信方式。
TLM成功将模块内的计算和模块之间的通信从时间跨度方面剥离开。在抽象语言建模体系中，各个模块通过一系列并行的进程实现，并通过通信和计算来模拟出正确的行为。
如果要提高系统原型的仿真性能，需要考虑建模自身的运算优化和模型之间的通信优化。前者需要依靠开发者的经验还有性能分析工具来逐步优化模型，而后者则可以通过将通信频率降低、内容体积增大的方式，来减少由不同进程之间同步带来的资源损耗。TLM正是从通信优化角度提出的一种抽象通信方式。

二、基本概念

TLM是一种基于事务的通信方式，通常高抽象级语言例如SystemC或者SV/UVM中作为模块之间的通信方式。
TLM通信需要两个通信对象，这两个对象分别称为initiator(发起方)和target(响应方)。通信发起方并不代表了Transaction的流向起点，即不一定数据是从initiator流向target，也可能是从target流向了initiator。因此按照Transaction的流向，又可以将对象分为producer和consumer，数据从哪里产生，它就属于producer，而数据流向了哪里，它就属于consumer。

initiator与target的关系同producer与consumer的关系不是固定的，有了两个参数通信的对象之后，需要将TLM通信方法在target一端中实现，以便于initiator将来作为发起方可以调用target的通信方法，实现数据传输。在target实现了必要的通信方法之后，还需要将两个对象进行连接，这需要在两个对象中创建TLM端口，继而在更高层次中将这两个对象进行连接。

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三、分类

可以将TLM通信步骤分为：

分辨出initiator和target，producer和consumer。
在target中实现TLM通信方法。
在两个对象中创建TLM端口。
在更高层次中将两个对象的端口进行连接。

从数据流向来看，传输方向可以分为单向(unidirection)和双向(bidirection)：

单向传输：由initiator发起request transaction
双向传输：由initiator发起request transaction，传送至target，而target在消化了request transaction后，会发起response transaction，继而返回给initiator。

端口按照类型可以划分为：

port：经常作为initiator的发起端，initiator凭借port才可以访问target的TLM通信方法。
export：作为initiator和target中间层次的端口。
imp：只能作为target接收request的末端，它无法作为中间层次的端口，所以imp的连接无法再次延伸。

如果将传输方向和端口类型加以组合，就形成了TLM端口的继承树，TLM端口一共可以分为六类：

uvm_UNDIR_port #(trans_t)
uvm_UNDIR_export #(trans_t)
uvm_UNDIR_imp #(trans_t，imp_parent_t)
uvm_BIDIR_port #(req_trans_t，rsp_trans_t)
uvm_BIDIR_export #(req_trans_t，rsp_trans_t)
uvm_BIDIR_imp #(req_trans_t，imp_parent_t)

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四、端口的使用

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就单向端口而言，声明port和export作为request发起方，需要指定transaction类型参数，而声明imp作为request接收方，不但需要指定transaction类型，也需要指定它所在的component类型。
就声明双向端口而言，指定参数需要考虑双向传输的因素，将传输类型transaction拆分为request transaction类型和response transaction类型。

从对应连接关系得出TLM端口连接的一般做法：

在initiator端例化port，在中间层次例化export，在target端例化imp。
多个port可以连接到同一个export或者imp，但是单个port或者export无法连接多个imp。
port应为request起点，imp应为request终点，而中间可以穿越多个层次。基于单元组件的自闭性考虑，在穿越的中间层次声明export，继而通过层次连接实现数据通路。
port可以连接port、export或者imp，export可以连接export或者imp，imp只能作为数据传送的终点，无法扩展连接。

代码实现

class request extends uvm_transaction;byte cmd;int addr;int req;
endclassclass response extends uvm_transaction;byte cmd;int addr;int rsp;int status;
endclassclass comp1 extends uvm_agent;uvm_blocking_get_port #(request) bg_port;`uvm_component_utils(comp1)...
endclassclass comp2 extends uvm_agent;uvm_blocking_get_port #(request) bg_port;uvm_noblocking_put_imp #(request, comp2) nbp_imp;`uvm_component_utils(comp2)...function bit try_put(request req);function bit can_put();
endclassclass comp3 extends uvm_agent;uvm_blocking_transport_port #(request, response) bt_port;`uvm_component_utils(comp3)...
endclassclass comp4 extends uvm_agent;uvm_blocking_get_imp #(request, comp4) bg_imp;uvm_noblocking_put_port #(request) nbp_port;`uvm_component_utils(comp4)...task get(output request req);
endclassclass comp5 extends uvm_agent;uvm_blocking_transport_imp #(request ,response, comp5) bt_imp;`uvm_component_utils(comp5)...task transport(request req, output response rsp);
endclassclass agent1 extends uvm_agent;uvm_blocking_get_port #(request) bg_port;uvm_noblocking_put_export #(request) nbp_exp;uvm_blocking_transport_port #(request, response) bt_port;comp1 c1;comp2 c2;comp3 c3;`uvm_component_utils(agent1)...function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);c1 = comp1::type_id::create("c1", this);c2 = comp2::type_id::create("c2", this);c3 = comp3::type_id::create("c3", this);endfunctionfunction void connect_phase(uvm_phase phase);super.connect_phase(phase);c1.bg_port.connect(this.bg_port);		//connect左侧可以是initiator、export	，右侧是target	c2.bg_port.connect(this.bg_port);this.nbp_exp.connect(c2.nbp_imp);		//连接方向从agent的export到c2的importc3.bt_port.connect(this.bt_port);endfunctionclass env1 extends uvm_env;agent1 a1;comp4 c4;comp5 c5;`uvm_component_utils(env1)...function void build_phase(uvm_phase phase);super.build_phase(phase);a1 = agent1::type_id::create("a1", this);c4 = comp4::type_id::create("c4", this);c5 = comp5::type_id::create("c5", this);endfunctionfunction void connect_phase(uvm_phase phase);super.connect_phase(phase);a1.bg_port.connect(c4.bg_imp);c4.nbp_port.connect(a1.nbp_exp);a1.bt_port.connect(c5.bt_imp);endfunction
endclass

从代码可以得出建立TLM通信的常规步骤：

定义TLM传输中的数据类型，上面分别定义了request类和response类。
分别在各个层次的component中声明和创建TLM端口对象。
通过connect()函数完成端口之间的连接。
在imp端口类中要实现需要提供给initiator的可调用方法，例如在comp2中由于有一个uvm_noblocking_put_imp #(request, comp2) nbp_imp，因此需要实现两个方法try_put()和can_put()，而comp4中有一个uvm_blocking_get_imp #(request, comp4) bg_imp，则需要实现对应的方法get()。
需要注意的是，必须在imp端口类中实现对应方法，否则端口即使连接也无法实现数据传输。