Introducciín LDH

Introducción a los lenguajes de descripción 
de hardware

Noviembre 2009
Jorge Juan Chico
Departamento de Tecnología Electrónica
Universidad de Sevilla
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Lección 1. Contenidos
●

¿Qué es un LDH?

●

¿Para qué sirve?

●

Estructura de una descripción LDH

●

Tipos de descripción
–
–

Procedimientos

–
●

Asignación continua (combinacional)
Estructural: módulos y primitivas

Herramientas

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¿Qué es un lenguaje de descripción de hardware (LDH)?
●

●

Es un lenguaje formal que sirve para describir la operación de circuitos 
electrónicos.
Es similar a un lenguaje de programación pero con notables diferencias:
–

Las directivas representan operaciones concurrentes

–

Existen diferentes formas de describir una función

// Operación AND
// Operación AND
x = a & b;
x = a & b;
// Operación OR
// Operación OR
y =a | b;
y = a | b;
// Función
// Función
z = x & !y
z = x & !y

combinacional z = xy' + x'y
combinacional z = xy' + x'y
| !x & y;
| !x & y;

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¿Para qué sirven los LDH?
●

Simulación
–
–

●

Permite simular la operación del circuito descrito mediante LDH
Permite asegurar la correcta operación del circuito antes de su fabricación 
(implementación)

Síntesis automática–

Hay programas de síntesis automática que permiten obtener una 
implementación de un circuito a partir de su descripción en LDH

–

Equivalente a la “compilación” en el software

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Ejemplos de LDH
●

VHDL
–
–

Sintaxis más compleja

–
●

Sintaxis parecida al lenguaje ADA
Gran número de tipos de datos

Verilog
–

Sintaxis parecida al lenguaje C

–Sintaxis más simple

–

Número de tipos de datos reducido

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Estructura de una descripción LDH
●

Declaración del módulo
–
–

●

Nombre del módulo
Definición de entradas y salidas

Declaración de señales
–

●

Nombres y tipos de señales internas

Descripción del diseño
–

Estructuras de procesamiento

–

Directivas del simulador

–

Directivas del pre­procesador (definiciones, etc.)

`timescale 1ns / 1ps
`timescale 1ns / 1ps
//
//
//
//
//
//

Módulo: mayoria
Módulo: mayoria
Descripción: función mayoría
Descripción: función mayoría
f = ab + bc + ac
f = ab + bc + ac

module mayoria(
module mayoria(
input a,
input a,
input b,
input b,
input c,
input c,
output f
output f
);
);
assign f = a&b | b&c | a&c;
assign f = a&b | b&c | a&c;endmodule
endmodule

// mayoria
// mayoria

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Tipos de descripciones
●

Funcional (asignación continua)
–
–

●

Representa funciones (circuitos) combinacionales
Se asigna el valor definido constantemente

Procedimental
–

Los valores asignados se describen mediante un procedimiento

–

El procedimiento se ejecuta ante el cambio de ciertas señales (lista de 
sensibilidad)–

Pueden representar funciones (circuitos) combinacionales o secuenciales

–

Pueden emplearse estructuras de control
●

–
●

if­else, case, for, while, ...

En general esta descripción es la más fácil de escribir

Estructural
–

Describe la interconexión de módulos y primitivas lógica

–

Equivalente al esquema del circuito
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Tipos de descripciones
`timescale 1ns /1ps
`timescale 1ns / 1ps
// Módulo: mayoria
// Módulo: mayoria
// Descripción: función mayoría
// Descripción: función mayoría
// f = ab + bc + ac
// f = ab + bc + ac
module mayoria(input a, input b, input c, output f);
module mayoria(input a, input b, input c, output f);

always @(a or b or c)
always @(a or b or c)
if(a == 1)
if(a == 1)
if(b == 1 || c == 1) wire out1, out2,...