Estudiante

Práctica 2a:
Introducción a VHDL y el entorno
de programación ModelSim

Arquitectura e Ingeniería de Computadores

Objetivos
El objetivo de este manual es presentar a grandes rasgos el entorno de
simulación de circuitos lógicos digitales descritos mediante un lenguaje de descripción
de hardware como VHDL.
En primer lugar se mostrarán los conceptos más básicos del lenguaje VHDL, quedeberá complementar el alumno con la bibliografía recomendada.
En segundo lugar, se realizará un estudio analítico a mano del circuito propuesto
para conocer su funcionamiento y tener una idea certera de qué debemos esperar como
resultado de la aplicación de las herramientas informáticas. Este estudio se deberá
realizar antes de utilizar dichas herramientas y es parte fundamental para lacorrecta
asimilación de los conocimientos que se imparten.
A continuación, se hará un estudio asistido por ordenador utilizando el
paquete informático ModelSim® de Mentor Graphics Inc. Este paquete informático
está compuesto por un conjunto de aplicaciones que permiten diseñar circuitos digitales
en VHDL, y simular y analizar su comportamiento de una forma sencilla dentro de un
entorno integradopara PC.
Esta práctica está basada en la práctica Introducción a ModelSim, creada por
José Ignacio Martínez Torre y Pablo Huerta Pellitero

VHDL:

Very High Speed Integrated Circuit Hardware
Description Language

VHDL es un lenguaje de descripción y modelado diseñado para describir (en
una forma que los humanos y las máquinas puedan leer y entender) la funcionalidad y la
organización desistemas hardware digitales, placas de circuitos y componentes.
Uno de los objetivos del lenguaje VHDL es el modelado. Nos referimos con
modelado al desarrollo de un modelo para simulación de un circuito o sistema
previamente implementado, cuyo comportamiento, por tanto, se conoce. El objetivo del
modelado es la simulación.
Existen dos formas de describir un circuito. Por un lado, se puededescribir un
circuito indicando los diferentes componentes que lo forman y su interconexión, de esta
manera, tenemos especificado un circuito y sabemos como funciona. La segunda forma

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Arquitectura e Ingeniería de Computadores
consiste en describir un circuito indicando lo que hace o cómo funciona, es decir,
describiendo su comportamiento. VHDL permite los dos tipos de descripciones.
Aúnasí, sea el tipo de descripción que sea, hay que definir el símbolo o entidad
del circuito, es decir, definir las entradas y salidas del circuito (la caja negra que lo
define).
La entidad de un circuito es única; sin embargo, se mostró que un mismo
símbolo, en este caso entidad, podrá tener varias vistas o en el caso de VHDL
arquitecturas.
Cada bloque de arquitectura (que es donde sedescribe el circuito) puede ser una
representación diferente del mismo circuito. Por ejemplo, puede haber una descripción
estructural y otra comportamental, ambas son descripciones diferentes, pero ambas
descripciones corresponden al mismo circuito, símbolo o entidad.
Para obtener mayor información sobre la programación en VHDL, se
recomienda que el alumno lea la bibliografía recomendada al finalde este informe.

Práctica guiada
La práctica se orienta hacia el aprendizaje del entorno de simulación de
ModelSim aplicándolo a la descripción en el dominio estructural y funcional de un
sumador binario parametrizable de n bits, materializado como una red iterativa de
sumadores binarios de 1 bit en cascada – ripple carry
Se puede obtener una versión del simulador ModelSim para estudiantes,de
manera gratuita, descargándola de la página http://www.model.com/content/modelsimpe-student-edition-hdl-simulation. La licencia caducará en 180 días, pero podrás
renovarla siguiendo las instrucciones detalladas en la página.
Por otro lado, en los laboratorios de la Universidad está instalado ModelSim para
que poder realizar las prácticas sin problemas.

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