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硬件描述语言HDL的现状与发展

来源:IC公社?? 2006年04月03日 ?? 收藏0

?????? 引 言

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硬件描述语言HDL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。然后,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采用硬件描述语言进行设计。

?????? 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Verilog HDL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。

?????? 1 目前HDL发展状况

?????? 目前,硬件描述语言可谓是百花齐放,有VHDL、Superlog、Verilog、SystemC、Cynlib C++、C Level等等。虽然各种语言各有所长,但业界对到底使用哪一种语言进行设计,却莫衷一是,难有定论。

?????? 而比较一致的意见是,HDL和C/C++语言在设计流程中实现级和系统级都具有各自的用武之地。问题出现在系统级和实现级相连接的地方:什么时候将使用中的一种语言停下来,而开始使用另外一种语言?或者干脆就直接使用一种语言?现在看来得出结论仍为时过早。

?????? 在2001年举行的国际HDL会议上,与会者就使用何种设计语言展开了生动、激烈的辩论。最后,与会者投票表决:如果要启动一个芯片设计项目,他们愿意选择哪种方案.结果,仅有2票或3票赞成使用SystemC、Cynlib和C Level设计;而Superlog和Verilog各自获得了约20票。至于以后会是什么情况,连会议主持人John Cooley也明确表示:“5年后,谁也不知道这个星球会发生什么事情。”

?????? 各方人士各持己见:为Verilog辩护者认为,开发一种新的设计语言是一种浪费;为SystemC辩护者认为,系统级芯片SoC快速增长的复杂性需要新的设计方法;C语言的赞扬者认为,Verilog是硬件设计的汇编语言,而编程的标准很快就会是高级语言,Cynlib C++是最佳的选择,它速度快、代码精简;Superlog的捍卫者认为,Superlog是Verilog的扩展,可以在整个设计流程中仅提供一种语言和一个仿真器,与现有的方法兼容,是一种进化,而不是一场革命。

?????? 当然,以上所有的讨论都没有提及模拟设计。如果想设计带有模拟电路的芯片,硬件描述语言必须有模拟扩展部分,像Verilog HDL-A,既要求能够描述门级开关级,又要求具有描述物理特性的能力。


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HDL? EDA?

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