Verilog - Ngôn ngữ mô tả phần cứng

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Verilog - Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog Dr. Jürgen RufJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002Inhalt• Motivation und Einleitung• Verilog – Beschreibung von Hardware mit Verilog – Hardwaresimulation/-verifikation• SystemC• Esterel• Systemsynthese• Optionale ThemenJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002 1SchaltungsbeschreibungenSchaltungen bestehen aus• Komponenten• und Verbindungen dieser Komponenten 1 Zu komplex für große Schaltungen in outJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002HierarchiebildungZusammenfassung von Teilen zu neuen Modulen• Gatter, FlipFlops• ALU, Register, Speicher,• Prozessor 1 a in out ≤1 bJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002 2Algorithmische BeschreibungStrukturelle Beschreibung ist oft zu komplex für große Entwürfe (mit 20 Millionen Gattern) ⇒ algorithmische Beschreibungen notwendigDas Verhalten der Module wird durch eine (imperative) Programmiersprache definiert, diese ist Teil der HardwarebeschreibungsspracheJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002Algorithmische Beschreibung IIBesonderheiten von Hardware:• Funktionen verbrauchen Zeit ⇒ Zeitbegriff• Funktionen können parallel arbeiten ⇒ parallele Tasks• Kommunikation zwischen Modulen ⇒ Signale und Ereignisse (events)• zweiwertige Logik nicht ausreichend ⇒ mehrwertige Logik (0,1,x,z)Jürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002 3Verilog• entwickelt von Philip Moorby 1983/1984 bei Gateway Design Automation• wurde anfangs gemeinsam mit dem Simulator entwickelt• 1987 Verilog-basiertes Synthesewerkzeug von Synopsys• 1989 Gateway wurde von Cadence aufgekauft• Verilog wird public domain um mit VHDL zu konkurrierenJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002Strukturelle Beschreibung: Multiplexer a and ≤1 sel out and bJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002 4Strukturelle Beschreibung: Multiplexermodule mux (out, a, Portdefinition: b, sel);output out; output Modulname Portliste inputinput a, b, sel; (inout)not i1 (seln, sel);and i2 (sela,Instanzennamen Built-in primitives a, sel);and i3 (selb, b, seln);or i4 (out, sela, selb); a Signale (implizit definiert) andendmodule sel out ≤1 b andJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002Strukturelle Beschreibung: Multiplexer module mux (out, a, b, sel); output out; input a, b, sel; not i1 (seln, sel); and i2 (sela, a, sel); and i3 (selb, b, seln); or i4 (out, sela, selb); i2 endmodule a and sela i4 ≤1 sel seln out i1 and b selb i3Jürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002 5Hierarchie: Multiplexer 2module mux2 (out, a, b, sel);output [1:0] out;input [1:0] a, b;input sel;mux hi (out[1], a[1], b[1], sel);mux lo (out[0], a[0], b[0], sel); mux 2 a • 2 • bendmodule 2 sel • out muxJürgen Ruf Systembeschreibungssprachen SS 2002Modulverbindung durch Portnamenmodule mux2 (o, x, y, s);...mux hi ( .out(o[1]), mux .a(x[1]), 2 x a • 2 .b(y[1]), • b y 2 o ...