为什么选择Python(Perl、Tcl、Python比较)

有个后端朋友问我，在芯片设计领域为什么选择Python，而不是Perl或Tcl？我才突然意识到，写了这么多天的《Python在ASIC中的应用》系列文章，居然忘了对比介绍Python、Perl、Tcl的优缺点。因此我周末抽空写了这篇文章。

本文包括以下内容。共计1900多字，阅读时间大概10分钟。

• 了解Python发展的大背景
• Perl语言的优缺点
• Tcl/Tk语言的优缺点
• Python在ASIC领域的应用
• 总结

了解Python发展的大背景

我们都知道现在python很火。小到python在学校受到前所未有的重视（如，被编入小学教材，纳入浙江省高考范畴，成为全国计算机二级考试科目）。大到Python是人工智能AI的主要编程语言之一（如，google的TensorFlow，facebook的PyTorch）。

为什么火？就是因为Python简单易学、完善的面向对象（封装、继承、多态）编程。

简单易学体现在Python的语法格式上，强制利用缩进来规范代码风格，不能随意换行等。简单易学还体现在Python的设计思想“只用最好的方法做一件事”。正因为简单易学，所以小白容易入门，小学生有了python的入门课程，社会上有了python兴趣班，出现了《python for kids》、《learn to program with minecraft》这样的儿童书籍。

面向对象的特征使得python具有了像C++那样的建模能力。在软件开发初期时，常常被用来快速建模，只需要把其中对性能有要求的功能模块改用C++实现即可。

由于上面的优势，各行各业都开始使用Python。Web开发、游戏脚本、网络攻防、大数据分析、计算机视觉、机器人开发、人工智能AI等。连微软的office编程也在计划支持python语言。

Python也有缺点。我们知道Python有两个版本，Python2和Python3。Python3设计时没有做向下兼容，这使得2和3的语法有较大的不同，给初学者带来很大的困惑（关于版本的选择，我的建议是直接学习Python3）。但换个角度看，正是这种破釜沉舟的精神使得Python保持了简洁。

Perl语言的优缺点

Perl语言是由C、Sed/Awk、Shell、Basic、Pascal等语言发展而来，因此语法类似C语言，相对容易学。Perl作为一种粘合语言，功能强大、实用，而不是优美、简洁，就像它的标志骆驼（据说是O'Reilly出版社首先使用），“有点难看，气味不好，但干起活来好使唤”。

正因为Perl结合了多种语言的优势，功能变得非常强大和灵活。perl语言最初被设计用来就处理log等文本文件，因此内嵌了功能强大的正则表达式，这也是perl语言的灵魂所在。

perl语言的强大离不开CPAN库。CPAN也是广大开发者学习交流的平台。据官网介绍，从1995年至今，有13,343位作者提交了194,785个perl模块（这一数字每天都在增长，我验证过这一点，连续看了三天），并镜像在全球256个服务器上。

Perl语言正是因为它的灵活多变，每个人写出来的代码风格可能完全不一样，甚至同一个人每次写出来代码也不尽相同。有时候把自己一两个月之前写的代码拿来看看，都不一定能一下看明白。不少初学者就被$ @ % $ @ $1

Tcl/Tk语言的优缺点

Tcl语言语法规则简单，任何语句都看起来像一条Linux命令。因此Tcl语言简单易学，入门零门槛。

Tcl语言，正如它的名字Tool Command Language，常常EDA软件结合比较紧密，像前端的vcs、modelsim、dc，后端的icc都支持tcl语言。因此，我们常常在用EDA时，不经意之间就学会了一些基本的Tcl语法。

Tcl语言把一切都看作字符串，有丰富的字符串处理函数（比Python还要多出不少）。Tcl语言有正则表达式，适合做复杂的文本处理，如自动分析log文件。另外Tcl语言常常用来做综合、PR、LEC、STA的flow。

由于Tcl原生支持tk库，因此被很多后端工程师用来做带图形界面的小工具，以辅助后端设计。事实上，现在tk库也被其他动态语言，如Perl、Python支持。

Tcl类似Linux命令的语法也有缺点。每个命令的参数很多，不容易记住。Tcl程序语言上不如Perl和Python灵活，写大程序时相对臃肿很多。

Tcl语言本身不支持面向对象，需要利用C++或Java来扩展。这也是一个很大的缺陷。

Python在ASIC领域的应用

最后再回到Python语言上来。在ASIC领域，Python的应用已经无处不在。我简单罗列了一下我所知道的应用：

• 算法开发（代替Matlab或C语言）
• Git database创建和维护、自动生成Makefile等
• 寄存器数据库管理、读写Excel、XML、Json等格式的配置文件
• RTL模板、部分RTL自动生成、顶层RTL自动连线等
• 测试激励生成、验证脚本（前仿、后仿、回归测试）
• 自动产生及配置UVM环境
• 直接或间接维护前后端Flow（包括利用模板实现后端通用Flow）
• 利用脚本修改数字网表、模拟Spice网表等
• 前后端的报告分析、及可视化（图表分析）
• 前后端GUI图形界面（支持Tk，QT，wxPython等库）
• 辅助FPGA验证、测试
• CP测试、良率分析，及可视化
• 辅助芯片应用、测试
• 项目管理、日报周报及绩效管理系统、BUG跟踪管理等等。

因此，我们几乎可以说Python能做一切你想做的事情。

总结

Python从语言本身到应用大环境都有绝对的优势，所以ICer们不要再犹豫，赶紧学起来用起来。

但是不是说我们只学Python就够了呢？不是的。我们实际做项目时，需要从方便、简洁、快速等角度，根据各语言的优缺点，择优而用，甚至多种语言混用。