硬件描述语言hdl的现状与发展论文

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1、硬件描述语言HDL的现状与发展论文.freelCSuperlog芯片系统SoC引言硬件描述语言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.freelC、CynlibC++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

2、目前，硬件描述语言可谓是百花齐放，有VHDL、Superlog、Verilog、SystemC、CynlibC++、CLevel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

3、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CLevel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JohnCooley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

4、会是高级语言，CynlibC++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VerilogHDL-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。2几种代表性的HDL语言2.1VHDL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

5、。1987年，由IEEE（InstituteofElectricalandElectro-nicsEngineers）将VHDL制定为标准。参考手册为IEEEVHDL语言参考手册标准草案1076/B版，于1987年批准，称为IEEE1076-1987。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

6、它确实比较麻烦，而且其综合库至今也没有标准化，不具有晶体管开关级的描述能力和模拟设计的描述能力。目前的看法是，对于特大型的系统级数字电路设计，VHDL是较为合适的。实质上，在底层的VHDL设计环境是由VerilogHDL描述的器件库支持的，因此，它们之间的互操作性十分重要。目前，Verilog和VDHL的两个国际组织OVI、VI正在筹划这一工作，准备成立专门的工作组来协调VHDL和VerilogHDL语言的互操作性。OVI也支持不需要翻译，由VHDL到Verilog的自由表达。2.2VerilogHDLVerilogHDL是在1983年

7、，由GDA（Gateoorby首创的。PhilMoorby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，PhilMoorby设计出了第一个名为Verilog-XL的仿真器；1986年，他对VerilogHDL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，VerilogHDL语言得到迅速发展。1989年，Cadence公司收购了GDA公司，VerilogHDL语言成为Cadence公司的私有财产。1990年，Cadence公司决定公

8、开VerilogHDL语言，于是成立了OVI（OpenVerilogInternational）组织，负责促进VerilogHDL语言的发展。基于VerilogHDL的优越性，IEEE于1995年制定了Ve