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 *第13876篇: VHDL vs Verilog HDL我该如何选择?

  
楼 主:xufeng5581 2003年6月26日17:04
 VHDL vs Verilog HDL我该如何选择?
硬件描述语言的诞生及电子设计自动化工具的发展早在1970年代末期至1980年代初,美国国防部(The United States Department of Defense),为方便管理有关武器承包商的电子电路技术文件,使其遵循统一的设计描述接口,以便在将来若有新技术推出后,仍能重复再使用(reuse)原设计,因而发展了名为VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit) 的计划。最初,其目的是希望能制定一个标准的文件格式(format)及语法(syntax),而各武器承包商及其分包商,均须遵循此一标准语法格式,描述其设计之电路。然而,它的最终的目的-恰如其名:VHSIC,却是希望能藉此刺激,创造出下一世代高速集成电路的设计接口,以期能突破各种大规模集成电路在设计上的不便。 计划初期的成果令人雀跃;可惜的是,由于当时的文件格式,仅能以gate level的方式描述电路,一旦面对数万逻辑闸以上的设计时 ,那实在是极其复杂且非常具挑战性的苦差事;事实上,这可能比用徒手直接绘制电路图,还要令人头疼。于是,一种改良的电路描述方式-“VHSIC硬件描述语言”(VHSIC Hardware Description Language)便在1982年正式诞生;这也就是习称的VHDL。其后,并于1986被「国际电机电子工程协会」(International Electrical & Electronic Engineering , IEEE)收纳为其标准之一;文件编号为IEEE standard 1076。在此同时,一家名为Gateway Design Automation的公司,亦于1984发表了一种相似于VHDL的硬件描述语言-Verilog HDL。不同于VHDL的是,Verilog HDL在发展之初,便是企图能以程序语言接口(Programming Language Interface, PLI)为基础,创造一个以计算机辅助设计为导向的自动化电路设计环境 ;基于此一原则,Verilog便被设计成一种语法极具亲和力的硬件描述语言。先前提及,由于美国国防部在发展VHDL语言之初,主要的目的只是希望制定一个设计标准,以便将来若有新技术推出后,仍能重复再使用(reuse)原设计。由于其牵涉到国防大计,想当然尔,其语法的制定便须尽可能地严谨;不幸的是,这个优点却成为往后推展VHDL语言时的致命伤。以软件的程序语言来比较,VHDL的语法即有如PASCAL般的严谨;反之,Verilog的语法却与当时流行的C语言极为类似(事实上,Verilog大部分语法的制定,其灵感便是来自于C语言)。所以,虽然Verilog在发表的时程上,比VHDL晚了近两年,但是当时Verilog受欢迎的程度却远超过VHDL。
Verilog成功的原因,并不单纯只因它那具亲和力的语法;基本上,商业上的应用才是它致胜的关键。。原本Gateway本身便是以提供EDA工具为主业,它们非常了解当时ASIC晶圆厂(Application Specific Integrated Circuit Foundry)的需求-一套功能强大的电路仿真器(Simulator),足以用来验证庞大且复杂的数字电路;而Gateway的Verilog仿真器-Verilog-XL,做到了这一点。
Verilog仿真器提供了使用者一个非常具有弹性的仿真环境;使用它,工程师便可如同撰写软件般,以程序语言的方式,描述数字电路内部的电气行为、架构、功能及各种输出入的状态。晶圆厂利用它程序语言接口的特点,建立了本身专属的组件模型(primitive model);这套模型不但可作为厂内ASIC模拟验收(sign-off)之用,并可提供这些模型给客户,作为设计时的模拟参考。直到目前为止,虽然VHDL仿真器已逐渐成为另一个主流 ,但仍有许多专门从事ASIC代工的老字号晶圆厂,只提供Verilog的组件模型。
使用Verilog仿真器的客户利用计算机仿真,便可由终端机得知其设计的ASIC是否符合规格 ,免除许多实际电路板上的验证工作,因而大幅地减少产品的面市时间(time-to-market) 。这使得拥有Verilog组件模型的晶圆厂,在市场上占有更大的优势利基(niche);于是整个ASIC设计产业逐渐向Verilog仿真器靠拢,而Verilog HDL亦因此成为了工业界的标准。
有人说:科学是懒人发明的工具,一点也没有错;1987年,当Synopsys发表了第一个以Verilog HDL为接口的数字电路合成器(digital circuit synthesizer)之后,数字电路设计正式进入了一个新的里程碑;利用Verilog电路合成器,数字电路设计变得更有效率。以往在模拟过后,工程师需要以徒手的方式,将Verilog HDL描述的设计,转换为get-level的电路网络图(net-list);但是Verilog电路合成器却可以自动地完成这件繁琐并且恼人的工作。
一路走来,Verilog似乎占尽了天时地利人和 ,并取得了绝对领先的地位,其实不然。首先,Verilog具有先天上语法不够严谨的缺陷,因此,并不受以行事严谨著称的欧洲市场青睐;其次,这广大的ASIC EDA市场,又岂只这少数几家公司可垄断。于是,VHDL便背负了这些期望,夹着IEEE standard的声望,对Verilog展开了绝地大反攻;经过多番努力与推广,各种支持VHDL语法的EDA工具越来越多,VHDL因而逐渐取得竞争优势。为巩固市场占有率上领先的地位,各家Verilog EDA工具的供货商,无不尽全力促使Verilog成为IEEE标准。终于在1995年,Verilog正式成为IEEE标准的一员;文件编号为IEEE standard 1364。

感想
1.Verilog 软件语法类似于C,俱备基础软件的工程师易入门及理解,产品开发周期短
2.Vhdl 软件语法严谨,适合较严谨的开发环境使用,例如国防工业,但产品开发周期需较长时间
3.精其一而了然其二,如此,不论面对的是习惯何种语言的工作伙伴,您都可以合作愉快、事半功倍。


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