Vhdl

Introducción al Lenguaje de Descripción Hardware VHDL
• Arquitectura y tecnología de Computadores (Informática) • Fundamentos de Computadores (Teleco) Juan González (juan.gonzalez@uam.es)

(C) Sergio López Buedo

Lenguaje de Descripción Hardware VHDL
Introducción
La entidad y la arquitectura Tipos de datos Los procesos Circuitos combinacionales Circuitos secuenciales Máquinas de estadosTriestados Diseño jerárquico Estilos de diseño Verificación con testbenches

VHDL

¿Para qué sirve el VHDL?
• El VHDL permite modelar SISTEMAS DIGITALES • A partir de estos modelos podremos:

Simular
0 ns 10 ns 20 ns

Sintetizar

A B S
Comprobar que tienen la funcionalidad deseada Crear un circuito que funciona como el modelo FPGAs EDCD (Informática,3º) DCSE (Teleco, 4º)

SISTEMASDIGITALES
Microprocesador

MUX

ALU

DECOD

REG

CONT

MEM

AUT

Circuitos Combinacionales

Circuitos Secuenciales

Puertas lógicas

Biestables

VHDL: HW + ALGORITMOS
• Con VHDL modelamos el HARDWARE • Pero VHDL permite también programar ALGORITMOS (Software)

Ejemplo: Pruebas de funcionamiento
Pensamos en SW Algoritmos de pruebas Mi diseño hardware

Pensamos en HWBanco de pruebas

VHDL: orígenes e historia
• VHDL surge a principios de los '80 de un proyecto DARPA (Departamento de Defensa de los EE.UU.) llamado VHSIC – Very High Speed Integrated Circuits • VHDL aparece como una manera de describir circuitos integrados
– La crisis del ciclo de vida del HW: cada día los circuitos integrados eran más complicados, y el coste de reponerlos cada vez eramayor, porque no estaban correctamente documentados. VHDL nació como una manera estándar de documentar los circuitos – Al mismo tiempo, se vio que la expresividad de VHDL permitiría reducir el tiempo de diseño de los circuitos, porque se podrían crear directamente de su descripción: utilidad de la síntesis

• En 1987 el trabajo fue cedido al IEEE, y a partir de ese momento es un estándar abierto.VHDL: Evolución
• 1980: El departamento de defensa de los EEUU funda el proyecto para crear un HDL estándar dentro del programa VHSIC 1981: Woods Hole Workshop, reunión inicial entre el Gobierno, Universidades e Industria 1983: Se concedió a Intermetrics, IBM y Texas Instruments el contrato para desarrollar VHDL 1985: Versión 7.2 de dominio público. 1987: El IEEE lo ratifica como su estándar1076 (VHDL-87) 1993: El lenguaje VHDL fue revisado y ampliado, pasando a ser estándar 1076 ‘93 (VHDL-93) 2000: Última modificación de VHDL

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Lenguaje de Descripción Hardware VHDL
Introducción

La entidad y la arquitectura
Tipos de datos Los procesos Circuitos combinacionales Circuitos secuenciales Máquinas de estados Triestados Diseño jerárquico Estilos de diseño Verificacióncon testbenches

VHDL

Entidad y Arquitectura: 1er nivel de abstracción
Abstracción: caja negra

Entidad y arquitectura • Una unidad hardware se visualiza como una “caja negra”
– El interfaz de la caja negra esta completamente definida. – El interior esta oculto.

•
Interfaz: entradas y salidas

En VHDL la caja negra se denomina entidad
– La ENTITY describe la E/S del diseño

•rst d[7:0] clk q[7:0]

Para describir su funcionamiento se asocia una implementación que se denomina arquitectura
– La ARCHITECTURE describe el contenido del diseño.

PORTS: Puertos de una entidad
Interfaz de dispositivo Ports = canales de comunicación Cada una de las posibles conexiones se denomina un PORT y consta de: • Un nombre, que debe ser único dentro de la entidad. • Una lista depropiedades, como: – la dirección del flujo de datos, entrada, salida, bidireccional y se conoce como MODO del puerto. – los valores que puede tomar el puerto: '0’, '1' o (‘Z’), etc.,los valores posibles dependen de lo que se denomina TIPO de señal. • Los puertos son una clase especial de señales que adicionalmente al tipo de señal añade el modo

Ports: entradas y salidas

rst d[7:0] clk q[7:0]...