Берчун ЯЗЫК ОПИСАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ VHDL Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> Язык описания электронной аппаратуры VHDL : учеб. пособие / Ю.В. Берчун. <...> Пособие посвящено проектированию узлов ЭВМ, периферийных устройств и прочих цифровых систем с помощью высокоуровневого языка описания аппаратуры VHDL. <...> Этот язык является международным стандартом и используется в качестве основы лингвистического обеспечения как в системах анализа (моделирования), так и в системах синтеза цифровой аппаратуры. <...> Для студентов, изучающих язык VHDL в рамках учебных курсов «Элементная база ЭВМ», «Архитектура ЭВМ», «Организация вычислительных систем». <...> Проектирование цифровой электронной аппаратуры не является исключением, более того, здесь уровни иерархии можно выделить гораздо более четко, чем во многих других прикладных областях. <...> Языки описания аппаратуры (Hardware Description Language — HDL) позволяют описывать блоки в первую очередь на функционально-логическом уровне, наибольшее распространение имеют на регистровом и вентильном подуровнях и при описании узлов ЭВМ. <...> Проекты на языках HDL могут быть использованы и для решения задач системного уровня проектирования. <...> История развития HDL С начала 1970-х годов стала актуальной проблема создания стандартного средства документации схем и алгоритмов дискретных систем переработки информации и цифровой аппаратуры, одинаково пригодной как для восприятия человеком, так и для обработки на ЭВМ. <...> Язык VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language — язык описания сверхскоростных БИС) был разработан международной группой по заданию Министерства обороны США в начале 1980-х годов в целях обеспечения единообразного понимания подсистем различными проектными группами. <...> Языки HDL используются не только для представления проектируемых схем, но и для описания тестирующих программ (testbench) и тестов. <...> Языки HDL пригодны для описания как схем аппаратуры, так и функциональных тестов и алгоритмов <...>
Язык_описания_электронной_аппаратуры_UHDL.pdf
УДК 681.326(075.8)
ББК 22.18
Б52
Рецензенты: С.Р. Иванов, Р.Ш. Загидуллин
Б52
Берчун Ю.В.
Язык описания электронной аппаратуры VHDL : учеб.
пособие / Ю.В. Берчун. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,
2010. — 61, [3] с.: ил.
Пособие посвящено проектированию узлов ЭВМ, периферийных
устройств и прочих цифровых систем с помощью высокоуровневого
языка описания аппаратуры VHDL. Этот язык является международным
стандартом и используется в качестве основы
лингвистического обеспечения как в системах анализа (моделирования),
так и в системах синтеза цифровой аппаратуры. Ведущие
мировые САПР БИС поддерживают описания на языке VHDL.
Учебное пособие посвящено основам языка VHDL и предназначено
для быстрого ознакомления с концептуальными положениями
этого языка. Рассмотрены вопросы и базовые принципы параллельного
программирования, положенные в основу языка VHDL, а также
принципы организации VHDL-проекта и взаимосвязь компонентов
проекта с физическими процессами, протекающими в реальных цифровых
устройствах.
Для студентов, изучающих язык VHDL в рамках учебных курсов
«Элементная база ЭВМ», «Архитектура ЭВМ», «Организация вычислительных
систем».
УДК 681.326(075.8)
ББК 22.18
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................................................... 3
1. Уровни описания электронной аппаратуры ........................................... 4
2. Обзор HDL .............................................................................................. 5
2.1. История развития HDL......................................................................5
2.2. Варианты использования HDL..........................................................6
2.3. Преимущества HDL...........................................................................7
3. Общие положения ................................................................................... 8
3.1. HDL с точки зрения схемотехника....................................................8
3.2. HDL с точки зрения программиста .................................................10
4. Основы языка VHDL............................................................................. 12
4.1. Структура проекта ...........................................................................12
4.2. Сущности и архитектурные тела.....................................................14
4.3. Типы данных....................................................................................16
4.3.1. Предопределенные типы данных ............................................ 18
4.3.2. Скалярные типы, вводимые пользователем ............................ 20
4.3.3. Физические типы ..................................................................... 22
4.3.4. Агрегатные типы...................................................................... 22
4.3.5. Подтипы ................................................................................... 25
4.4. Сигналы и переменные....................................................................26
4.5. Атрибуты .........................................................................................28
4.6. Процессы .........................................................................................31
4.6.1. Явно заданный оператор процесса .......................................... 31
4.6.2. Неявно заданный оператор процесса....................................... 32
4.7. Последовательные операторы.........................................................32
4.7.1. Операторы присваивания......................................................... 33
4.7.2. Оператор условия и оператор выбора ..................................... 36
4.7.3. Оператор ожидания.................................................................. 38
4.7.4. Операторы повторения ............................................................ 40
4.7.5. Операторы проверки................................................................ 42
61
Стр.61
4.8. Параллельные операторы................................................................42
4.8.1. Параллельное присваивание.................................................... 43
4.8.2. Оператор блока ........................................................................ 45
4.9. Разрешение сигналов и шины .........................................................46
4.10. Подпрограммы...............................................................................48
4.11. Структурное представление проекта.............................................52
4.12. Настройка и конфигурирование компонентов..............................55
4.13. Пакеты............................................................................................56
Литература ................................................................................................ 58
Приложение. Алфавит моделирования..................................................... 59
62
Стр.62