Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL viết tắt của VHSIC Hardware Description Language là ngôn ngữ mô tả hành vi của mạch điện, hệ thống. Trong đó, VHSIC là viết tắt của Very High Speed Integrated Circuits - mạch tích hợp tốc độ cao, được sáng lập bởi tổ chức United State Department of Defense trong những năm 1980, sau đó tạo ra VHDL. VHDL là ngôn ngữ mô tả phần cứng đầu tiên được chuẩn hóa bởi Institue of Electrical and Electronics Engineers.
Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL là một ngôn ngữ độc lập của các nhà công nghệ, các nhà phân phối, do đó chúng có khả năng linh động và kế thừa. VHDL được
26
ứng dụng trực tiếp trong các thiết bị logic lập trình được bao gồm CPLDs và FPGAs. Mã nguồn VHDL có thể được dùng để thực thi mạch điện trong các thiết bị lập trình được của các hãng cung cấp thiết bị vi mạch khả trình (FPGA, CPLD) như Altera, Xilinx, Almel... hoặc được gửi đến các xưởng chế tạo các chíp ASIC. Hiện này, rất nhiều chip thương mại phức tạp ví dụ như các vi điều khiển đang được thiết kế dựa trên ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL.
Ngôn ngữ VHDL cho phép tổng hợp mạch điện hoặc hệ thống trong thiết bị khả lập trình (CPLD hoặc FPGA) hoặc trong một hệ ASIC. Các bước thực hiện một project được tổng kết như trong Hình 2.5.
Hình 2-5: Qui trình thiết kế chip dựa trên VHDL [2].
Một vi mạch được bắt đầu thiết kế bằng cách viết mã VHDL là các file với đuôi mở rộng .vhd. Quá trình tổng hợp bắt đầu với bước biên dịch. Biên dịch là một quá trình chuyển đổi giữa ngôn ngữ VHDL bậc cao tại Register Transfer Level sang netlist ở mức gate level. Bước thứ hai là tối ưu thực hiện trên “gate level netlist” tối ưu về tốc độ hoặc cho diện tích. Cuối cùng là môt phần mềm “place and route” sẽ tạo ra
27
một “physical layout” cho các chíp CPLD/FPGA hoặc tạo ra các mặt nạ cho một hệ ASIC.