VLSI设计-VHDL简介

在 VLSI 设计的过程中，VHDL 是非常重要的一个部分。因此，程序员需要了解 VHDL 的基本知识来更好地理解 VLSI 设计。

什么是 VLSI

VLSI，全称为 Very-Large-Scale Integration，即超大规模集成电路。它是指将数百万个晶体管集成在一起形成的芯片。VLSI 芯片通常包括中央处理器（CPU）、存储器和其他关键电子元件。

VLSI 的设计涉及到硬件、软件、模拟和验证等方面的技术。在这个过程中，VHDL 是一个快速开发和验证复杂系统的重要工具。

什么是 VHDL

VHDL 是一种硬件描述语言，可以用来描述数字电路和系统的行为。它具有三个基本元素：实体、体系结构和行为。

实体描述了数字电路的输入和输出端口，体系结构描述了电路如何工作，行为描述了在任何时间点的怎样的时刻发出信号。

VHDL 的优点

• 与硬件体系结构相同
• 可重复使用性
• 可读性好
• 可维护性高

VHDL 的应用领域

• VLSI设计
• 数字电路设计
• 电子系统级别设计
• FPGA设计

VHDL 的基本结构

VHDL 包含三个基本结构：实体、体系结构和行为。

实体(entities)

实体就像是万千电路中的其中一坨一样，当我们看一个整体的电路板，我们会发现很多的块，每一个块都是实体。每个实体包含输入，输出端口。

ENTITY full_adder IS
    PORT (
        i1, i2, ci : IN  std_logic;
        s, co     : OUT std_logic
    );
END full_adder;

体系结构(architectures)

体系结构就是对于实体的具体实现方法，是一个具有层次结构的块。

ARCHITECTURE Behavior OF full_adder IS
BEGIN
    Process(i1, i2, ci)
    BEGIN
        s <=  i1 XOR i2 XOR ci ;
        co <= (i1 AND i2) OR (i1 AND ci) OR (i2 AND ci);
    END Process;
END Behavior;

行为或过程(process)

指令或语句在一定条件下执行，并且这些语句的执行是按照顺序执行。

Process(i1, i2, ci)
BEGIN
    s <= i1 XOR i2 XOR ci;
    co <= (i1 AND i2) OR (i1 AND ci) OR (i2 AND ci);
END Process;

总结

VHDL 是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为。理解 VHDL 对于 VLSI 设计人员来说非常重要，这有助于他们更好地理解和设计复杂的电路。 VHDL 具有良好的可读性、可维护性和可重用性。