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硬件描述语言（VHDL） －概述
硬件描述语言（VHDL）
VHDL：
VHSIC (Very High Speed Integrated
Circuit)
Hardware
Description
Language
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§1 概述
一、什么是VHDL？
80年代初由美国国防部在实施超高速集成电
路（VHSIC）项目时开发的。
1987年由 IEEE 协会批准为 IEEE 工业标准，
称为 IEEE1076-1987。
各EDA公司相继推出支持VHDL的设计环境。
1993年被更新为 93 标准，即IEEE1076-1993。
进一步提高抽象描述层次，扩展系统描述能力。
二、VHDL的历史
1、VHDL打破软、硬件的界限
传统的数字系统设计分为：
硬件设计（硬件设计人员）
软件设计（软件设计人员）
VHDL是电子系统设计者和 EDA工具之间的界面。
三、VHDL的作用
EDA工具及 HDL的流行，使电子系统向集 成化、大规模和高速度等方向发展。
美国硅谷约有80%的 ASIC和 FPGA/CPLD
已采用 HDL进行设计。
2、VHDL与C、C++的比较：
C、C++ 代替汇编等语言
VHDL 代替原理图、逻辑状态图等
3、VHDL与电原理图描述的比较：
VHDL具有较强的抽象描述能力，可进行系统
行为级别的描述。描述简洁，效率高。
VHDL描述与实现工艺无关。
电原理图描述需给出完整、具体的电路结构
图，不能进行抽象描述。描述繁杂，效率低。
电原理图描述与实现工艺有关。
1、VHDL具有强大的语言结构，系统硬件描述能
力强、设计效率高；具有较高的抽象描述能力。
如：一个可置数的16位计数器的电原理图：
四、VHDL语言特点
用VHDL描述的可置数16位计数器：
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2、VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。
3、VHDL具有丰富的仿真语句和库函数，可对
VHDL源代码进行早期功能仿真，有利于大
系统的设计与验证。
4、VHDL设计与硬件电路关系不大。
5、VHDL设计不依赖于器件，与工艺无关。
6、移植性好。
7、VHDL体系符合TOP-DOWN和CE（并行工程）设计
思想。
8、VHDL设计效率高，产品上市时间快，成本低。
9、易于ASIC实现。
五、VHDL与其它硬件描述语言的比较
VHDL：
具有较强的系统级抽象描述能力，适合行为级和 RTL级的描述。设计者可不必了解电路细节，所作工作较少，效率高。但对综合器的要求高，不易控制底层电路的生成。IEEE标准，支持广泛。
行为级
RTL级
门电路级
RTL: Register Translate Level
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Verilog HDL ：
系统级抽象描述能力比VHDL稍差；门级开关电路描述方面比 VHDL 强。适合 RTL级和门电路级的描述。设计者需要了解电路细节，所作工作较多。IEEE标准，支持广泛。
ABEL、PALASM、AHDL(Altera HDL)：
系统级抽象描述能力差，一般作门级 电路描述。要求设计者对电路细节有详细的了解。对综合器的性能要求低，易于控制电路资源。支持少。
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VHDL主要用于描述数字系统的结构、行
为、功能和接口。
VHDL将一个设计（元件、电路、系统）
分为：
外部（可视部分、端口）
内部（不可视部分、内部功能、算法）
六、VHDL设计简述
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外部与内部：
器件或
子系统
ARCHITECTURE
Process Process
ENTITY
Sequential
Process
Combinational Process
ports
ports
component
ports
ports
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2选1选择器的VHDL描述：
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VHDL语言由保留关键字组成；
一般，VHDL语言对字母大小写不敏感；
例外：‘ ’、“ ”所括的字符、字符串；
每条VHDL语句由一个分号（；）结束；
VHDL语言对空格不敏感，增加可读性；
在“--”之后的是VHDL的注释语句；
VHDL有以下描述风格：
行为描述；
数据流（寄存器传输RTL）描述；
结构化描述；
VHDL语言的一些基本特点：
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基本结构包括：
实体（Entity）
结构体（Architecture）
配置（Configuration）
库（Library）、程序包（Package）
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系统分类:
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