硬件描述语言

介绍：

大多数人都熟悉用于开发软件应用程序的传统编程语言，如 C、C++、Java、Python 等。但是，许多人不知道 Verilog 和 VHDL 等硬件描述语言。在本文中，我们将讨论硬件描述语言。我们走吧。

历史：

硬件描述语言作为设计捕获媒介的概念最早是在 1950 年代引入的，但直到 1985 年之后才开始被设计社区广泛采用。从历史上看，软件编程语言的发展刺激了 HDL 的发展。

第一种硬件描述语言出现在 1960 年末，它看起来像一种传统语言。第一个 HDL 被称为“硬件描述语言”（DLH），由 IBM 于 1960 年代后期开发。然而，由于其复杂性和使用困难，它并没有被广泛使用。在随后的几年里，出现了各种其他 HDL，例如 ABEL 和 PALASM，它们在 1980 年代开始流行。

在 1980 年代中期，VHDL 由美国国防部推出，VHDL 旨在描述数字电路，旨在为军事应用开发高性能数字电路。同年，Gateway Design Automation 拥有的 Phil Moorby 和 Prabhu Goel 推出了 Verilog。它最初旨在用于验证，但它作为 HDL 开始流行。

什么是 HDL？

在数字计算机的历史中，已经开发了各种符号来捕获不同抽象级别的数字电路的逻辑行为。此类表示法的示例包括 Boolean equation、timing charts、state transition tables、原理图和硬件描述语言。

硬件描述语言 （HDL） 是一种编程语言，用于描述电子电路的结构、行为和时序，最常见的是数字逻辑电路。HDL 用于设计处理器、主板、CPU 和各种其他数字电路。除了用于电路设计外，HDL 还用于仿真电路并验证其响应。有许多 HDL 可用，但迄今为止最流行的 HDL 是 Verilog 和 VHDL。

• HDL 类似于传统的编程语言，但它们并不相同。这些是专门为描述硬件而设计的。
• 与主要表示串行作的传统编程语言不同，HDL 通过表示广泛的并行作而与众不同。

HDL 的目的：

HDL 支持行为、寄存器传输、门和开关级逻辑，允许设计人员详细定义级别。行为级 logic 允许 sequences 执行一组指令，而 register transfer level logic 允许在 registers 之间传输数据，由显式 clock 和 gate level logic驱动，该 logic 定义了单个 gate level logic。与 HTML 和 CSS 与 Web 开发的关系类似，Verilog/VHDL 与 FPGA 和其他可配置逻辑设备也有类似的关系。HDL 可用于设计和描述数字系统的布局，从简单的触发器存储单元到复杂的通信协议。

电路设计： 它提供了一种设计满足所需规格的数字电路的方法。

模拟：它可以帮助设计人员在构建数字电路之前对其进行测试和验证。

验证：它使设计人员能够验证数字电路的功能，方法是针对不同的输入进行测试，并确保电路功能正确并满足所需的功能。

合成： HDL 可用于合成数字电路。综合是从 HDL 代码自动生成电路的过程。

时序分析： 它使设计人员能够分析数字电路的时序行为，并确保电路满足时序要求。

设计可重用性： HDL 提供了一种设计可重用组件的方法，这些组件可用于多个电路设计，并减少了时间和精力，从而提高了整体设计质量。

优化： 它提供了一种优化数字电路设计以提高性能的方法。

流行的 HDL：

有几种可用的 HDL，但最常用的 HDL 是 Verilog 和 VHDL。

Verilog：Verilog 代表验证逻辑。它用于对数字电路专用集成电路 （ASIC） 和现场可编程门阵列 （FPGA） 进行建模和激励。

Syntax: module module_name(inputs,output) //statements end module

VHDL： VHDL 代表超高速集成电路硬件描述语言 （VHSIC）。它用于设计数字电路。它通常用于设计复杂的数字电路，例如微处理器和数字信号处理器。

Syntax: library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity Circuit_name is Port ( a : in STD_LOGIC; b : in STD_LOGIC; out1 : out STD_LOGIC); end Circuit_1; ----------------------------------------------------- architecture Behavioral of Circuit_name is begin // statements end Behavioral;