L ời cảm ơn
2.1.4. Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL
VHDL là một ngôn ngữ mô tả phần cứng (hardware description language), mô tả hành vi của mạch điện hoặc hệ thống, từ đó mạch điện vật
lý hoăc hệthống có thể được thực thi.
VHDL là viết tắt của VHSIC Hardware Description Language. Bản thân VHSIC là viết tắt của Very High Speed Integrated Circuits (mạch tích hợp tốc
lần nâng cấp sau đó có tên là VHDL 93. VHDL là ngôn ngữ mô tả phần cứng nguyên gốc đầu tiênđược chuẩn hóa bởi Institue of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), tới chuẩn IEEE 1076. Trong IEEE 1164, có một chuẩn được thêm vào là giới thiệu hệthống logic đa giá trị(multi-valued logic system).
Động cơ thúc đẩy cơ bản khi dùng VHDL (hay dùng Verilog) là VHDL là một ngôn ngữ độc lập chuẩn của các nhà công nghệ, các nhà phân phối do đó
chúng có khả năng portable và kếthừa cao (reusable). Hai ứng dụng trực tiếp chính của VHDL là trong mảng các thiết bị logic lập trình được ( Programmable Logic Devices) (bao gồm CPLDs – Complex Programmable Logic Devices và FPGAs – Field Programmable Gate Arrays). Mỗi khi mã nguồn VHDL được viết, chúng có thể được dùng đểthực thi mạch điện trong các thiết bịlập trình được (từ Altera, Xilinx, Almel, ..) hoặc có thể gửi đến các
xưởng chế tạo các chíp ASIC. Hiện này, rất nhiều các chip thương mại phức tạp (ví dụ như các microcontrollers ) được thiết kế dựa trên cách tiếp cận này.
Một điều chú ý về VHDL là trái ngược với các chương trình máy tính
thông thường được thực hiện tuần tự thì các câu lệnh được thực hiện song song (concurrent). Vì lí do đó, nên VHDL thường được coi là một mã nguồn
hơn là một chương trình. Trong VHDL chỉ có các câu lệnh đặt trong
PROCESS, FUNCTION, hay PROCEDURE được thực thi tuần tự.
Trình tựthiết kếmột chíp dựa trên VHDL
Một trong những tiện ích lớn của VHDL là cho phép tổng hợp mạch điện hoặc hệ thống trong thiết bị khả lập trình (programmable devide) (PLD hoặc FPGA) hoặc trong một hệ ASIC. Các bước thực hiện một project được tổng kết như trong hình dưới:
Hình 2.7: Qui trình thiết kếchip dựa trên VHDL
Chúng ta bắt đầu thiết kếbằng cách viết mã VHDL, được ghi trong các file với đuôi mở rộng .vhd và tên giống như tên của ENTITY (thực thể). Bước
đầu tiên trong quá trình synthesis là biên dịch. Biên dịch là một quá trình chuyển đổi giữa ngôn ngữ VHDL bậc cao tại Register Transfer Level (RTL) sang netlist ởmức gate level. Bước thứ2 là tối ưu thực hiện trên gate level net list tối ưu về tốc độhoặc cho diện tích. Cuối cùng là môt phần mềm place and route sẽ tạo ra một physical layout cho các chíp PLD/FPGA hoặc tạo ra các mặt nạcho một hệASIC.