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1、河南师范大学物理与信息工程学院首届研究生学术分论坛暨第二届“励志杯”研究生论坛学科分类：浅谈硬件描述语言HDL岳新伟河南师范大学物理系摘要：硬件描述语言是人们利用EDA工具进行电子电路设计和仿真的一种人机界面，已经成为数字电子技术的一个重要组成部分。本文从数字系统设计的性质出发，结合目前迅速发展的芯片系统和应用实例，比较、研究两种常用的硬件描述语言VHDL和verilog；简单阐述了硬件描述语言的发展、并给出具体的硬件开发平台。关键字：硬件描述语言;VHDL;verilog;FPGA一硬件描述语言概述1硬件描述语言内涵硬件描述语言（HDL，hardwaredescripti

2、onlanguage)是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。利用电子设计自动化（EDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去，再用专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。目前，这种高层次(high-level-design)的方法已被广泛采用。据统计，目前在美国硅谷约有90%以上的ASIC和FPGA采用硬件描述

3、语言进行设计。2硬件描述语言的发展河南师范大学物理与信息工程学院首届研究生学术分论坛暨第二届“励志杯”研究生论坛硬件描述语言HDL的发展至今已有20多年的历史，并成功地应用于设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等。到20世纪80年代，已出现了上百种硬件描述语言，对设计自动化曾起到了极大的促进和推动作用。但是，这些语言一般各自面向特定的设计领域和层次，而且众多的语言使用户无所适从。因此，急需一种面向设计的多领域、多层次并得到普遍认同的标准硬件描述语言。20世纪80年代后期，VHDL和VerilogHDL语言适应了这种趋势的要求，先后成为IEEE标准。现在，随着系统级FPGA

4、以及系统芯片的出现，软硬件协调设计和系统设计变得越来越重要。传统意义上的硬件设计越来越倾向于与系统设计和软件设计结合。硬件描述语言为适应新的情况，迅速发展，出现了很多新的硬件描述语言，像Superlog、SystemC、Cynlib C++等等。究竟选择哪种语言进行设计，整个业界正在进行激烈的讨论。因此，完全有必要在这方面作一些比较研究，为EDA设计做一些有意义的工作，也为发展我们未来的芯片设计技术打好基础。二VerilogHDL与VHDL的比较分析1VerilogHDLVerilog HDL是在1983年，由GDA（GateWay Design Automation）公司

5、的Phil Moorby首创的。Phil Moorby后来成为Verilog-XL的主要设计者和Cadence公司的第一合伙人。在1984~1985年，Phil Moorby设计出了第一个名为Verilog-XL的仿真器；1986年他对Verilog HDL的发展又作出了另一个巨大的贡献：提出了用于快速门级仿真的XL算法。　　随着Verilog-XL算法的成功，Verilog HDL语言得到迅速发展。1989年，Cadence公司收购了GDA公司，Verilog HDL语言成为Cadence公司的私有财产。1990年，Cadence公司决定公开Verilog HDL语言，于

6、是成立了OVI（Open Verilog International）组织，负责促进Verilog HDL语言的发展。基于Verilog HDL的优越性，IEEE于1995年制定了Verilog HDL的IEEE标准，即Verilog HDL 1364-1995；2001年发布了Verilog HDL 1364-2001标准。在这个标准中，加入了Verilog HDL-A标准，使Verilog有了模拟设计描述的能力。2VHDL早在1980年，因为美国军事工业需要描述电子系统的方法，美国国防部开始进行VHDL的开发.1987年，由IEEE（Institute of Elect

7、rical and Electro- nics Engineers）将VHDL制定为标准。参考手册为IEEE VHDL语言参考手册标准草案1076/B版，于1987年批准，称为IEEE 1076-1987。应当注意，起初VHDL只是作为系统规范的一个标准，而不是为设计而制定的。第二个版本是在1993年制定的，称为VHDL-93，增加了一些新的命令和属性。虽然有“VHDL是一个4亿美元的错误”这样的说法，但VHDL毕竟是1995年以前唯一制订为标准的硬件描述语言，这是它不争的事实和优势；但同时它确实比较麻烦，而且其综