Lenguajes hdl

Introducción

El lenguaje de descripción de hardware (o HDL por sus siglas en ingles “Hardware Description Languaje”) es una herramienta para el diseño y/o documentación sobre los circuitos integrados, una de las principales características de este lenguaje (y sus derivados) está en la capacidad de estos para describir en distintos niveles de abstracción, estos, desde un punto de vista desimulación y síntesis del circuito pueden definirse como:
*Algoritmo: se refiere a la relación funcional entre las entradas y salidas del circuito, sin hacer referencia a la realización final.
*Transferencia de registros (RT): Consiste en la partición del sistema en bloques funcionales sin considerar a detalle la realización final de cada bloque.
*Lógico o de compuertas: el circuito se expresa entérminos de ecuaciones lógicas o de compuertas.
los HDL, surgen en la década de los años cincuenta, frutos de de la creciente necesidad de integrar un mayor número de dispositivos a un solo circuito integrado, el desarrollo de estos alcanza un nivel mas elaborado en los años setenta; entre los primeros lenguajes de descripción de hardware, estaban los ISP (Instruction Set Processor), sin embargo eluso de este era un tanto limitado y era más parecido a un lenguaje de programación de software, era usado para describir las relaciones entre las entradas y salidas del circuito, por lo cual podía ser utilizado para simular diseños, mas no para sintetizarlos.
En épocas recientes uno de los lenguajes más utilizados es el VHDL, que apareció en la década de los ochenta como un lenguaje estándar, escapaz de soportar el proceso de diseño de sistemas electrónicos complejos, con propiedades para reducir el tiempo de diseño y los recursos tecnológicos requeridos, VHDL representa la combinación entre HDL y VHSIC (Very High Speed Integrated Circuits), este lenguaje presenta diversas características que lo hacen uno de los HDL más utilizados en la actualidad.

1.1.- Dispositivos lógicosprogramables y características

Un dispositivo lógico programable (PLD por sus siglas en ingles “Programmable logic device”) es un componente electrónico usado para construir circuitos digitales reconfigurables, estos favorecen la integración de aplicaciones y desarrollos lógicos mediante el empaquetamiento de soluciones en un circuito integrado.
El diseño se basa en bibliotecas y mecanismosespecíficos de mapeado de funciones, mientras que su implementación tan solo requiere una fase de programación del dispositivo que el diseñador suele realizar en unos segundos, a la hora del diseño se presentan varias opciones de desarrollo las cuales se observan en la siguiente tabla:
Categoría | Características |
Diseño a la medida (Full-Custom) | Permite una libertad total al diseñador, pero paradesarrollarlo se requiere de todas las etapas del proceso de fabricación, además de que los riesgos y los costos son muy elevados |
Matrices de puertas pre difundidas (Semi-custom/gate arrays) | Existe una estructura regular de dispositivos básicos prefabricada que se puede personalizar mediante un conexionado especifico, sin embargo el diseño está limitado a las posibilidades de la estructuraprefabricada y se realiza con base en una biblioteca de celdas pre caracterizada para cada familia de dispositivos |
Celdas estándares pre caracterizadas (Semi-custom/standar cells) | No se trabaja con alguna estructura fija prefabricada en particular pero si con bibliotecas de celdas y módulos pre caracterizados y específicos por tecnología, además permite libertad de diseño, aunque para eldesarrollo exige un proceso de fabricación completo |
Lógica programable (FPGA, CPLD) | Se trata de dispositivos fabricados y revisados que se pueden personalizar desde el exterior, el diseño se basa en bibliotecas y mecanismos específicos de mapeado de funciones. |

Hoy en día existe una gran variedad de PLDs, estos se clasifican según su arquitectura:
*PROM - Programmable Read-Only Memory:...