Was ist VHDL?

Kurz gesagt, VHDL ist eine Computersprache, die zum Entwerfen digitaler Schaltungen verwendet wird.

Ich verwende den Begriff „Computersprache“, um VHDL von anderen, gebräuchlicheren Programmiersprachen wie Java oder C++ zu unterscheiden. Aber ist VHDL eine Programmiersprache? Ja, so ist es. Es ist eine Programmiersprache, die für die Erstellung von Computerprogrammen nutzlos ist!

VHDL ist eine ereignisgesteuerte, parallele Programmiersprache. Es eignet sich zwar nicht zum Erstellen von Programmen, die von einer CPU auf einem Computer ausgeführt werden können, eignet sich jedoch hervorragend zum Erstellen der eigentlichen CPU. Es ist eine Hardwarebeschreibungssprache, was bedeutet, dass sie zum Entwerfen digitaler Logik verwendet werden kann.

Hier können Sie auf die Reihe der grundlegenden VHDL-Tutorials zugreifen!

Betrachten Sie die obige Abbildung. Im Inneren des CPU-Chips befinden sich viele, meist digitale elektronische Schaltungen (Mitte). Diese digitalen Schaltungen können anhand eines schematischen Diagramms (rechts) dargestellt werden. Beim Erstellen eines integrierten Schaltungschips wie der CPU müssen wir mit dem Erstellen des logischen Schaltplans rechts beginnen.

Es ist eine faire Annahme, dass solche Schaltpläne in einer Art Schaltplaneditor erstellt werden, aber so wird es nicht gemacht. Die Schaltungen sind in einer Textsprache wie VHDL beschrieben.

Synthese

Anstatt die genauen Schaltungen in einem Schaltplaneditor zu zeichnen, verwenden wir VHDL, um das gewünschte Verhalten der Schaltung zu beschreiben. Der VHDL-Code kann dann in einem Prozess namens Synthese in einen exakten Schaltplan umgewandelt werden . Das Synthesetool ist eine Softwareanwendung, die den VHDL-Code nimmt und versucht, eine mögliche Lösung für das von Ihnen beschriebene Verhalten zu finden.

Bei Erfolg ist die Ausgabe des Synthesizers eine Netzliste, die wiederum in einem Schaltplaneditor angezeigt werden kann.

Ort und Route

Während die Netzliste eine genaue logische Beschreibung der Schaltung gibt, sagt sie nichts über die physikalische Implementierung aus. Um eine genaue Beschreibung des physikalischen Layouts abzuleiten, durchläuft die Netzliste einen Prozess namens place and route , oder kurz PAR. Der Router versucht, die Elemente aus der Netzliste physikalischen Komponenten auf dem Zielgerät zuzuordnen. Es muss auch Drähte zwischen allen Komponenten führen. Es ist ein riesiges Rätsel, das der Router lösen muss!

Bei Erfolg ist die Ausgabe von PAR eine andere Art von Netzliste. Diese Netzliste enthält Platzierungs- und Routinginformationen und ist spezifisch für den Zielgerätetyp. Wenn das Zielgerät ein FPGA ist, kann die geroutete Netzliste in eine Programmierdatei konvertiert werden. Wenn das Zielgerät ein ASIC ist, wird es etwas komplizierter.

Also, was ist VHDL?

Es ist eine Art Programmiersprache, die zum Erstellen digitaler Logik für integrierte Schaltkreise verwendet wird.

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