硬件描述语言简介(ppt 68页)
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电脑硬件详解.ppt
4. USB接口 USB接口使用特殊的D形4针插座，如图329所示。
6. RJ-45网络接口 主板上的板载网络接口几乎都是RJ-45接口， RJ-45是8芯线，如图3-31所示。
8. 音频接口 目前主板上常见的音频接口有两种：如图333所示的8声道（6个3.5mm插孔）和如图 3-34所示的6声道（3个3.5mm插孔）。
电脑机箱
电脑电源
功能：保障电脑的电源供应 作用：一个合格的电源对电脑 的作用却是非常重要的，电源 就犹如人体的心脏，随时提供 新鲜的血液，即使再聪明的头 脑或再敏捷的身手也离不开心 脏，电脑电源就是如此。劣质 电源不仅直接影响了电脑的正 常的使用，对主板、显卡等其 它配件造成损害，而且这种电 源所产生的电磁辐射，对人身 健康也构成了潜在的威胁。
CPU(Central Precessing Unit)即中央处理 器，其功能是执行算，逻辑运算，数据处 理，传四舍五入，输入/输出的控制电脑自 动，协调地完成各种操作。作为整个系统 的核心，CPU 也是整个系统最高的执行单 元，因此CPU已成为决定电脑性能的核心 部件，很多用户都以它为标准来判断电脑 的档次。
CPU风扇
功能： 为CPU降温
作用：一开机CPU的 温度就很高，搞不好 就是一冒黑烟。那么 你几百大元的CPU就 完了，所以啊，选一 个好的风扇是十分重 要的。
风冷转移到散热片， 从而达到降温的效果。风冷一般噪声比较大，且 维修起来不方便，容易受到灰尘的干扰。且散热 效果不是很明显。优点就在于价格便宜。
BIOS芯片（CMOS芯片）：负责主板通电后 各部件自检，设置，保存，一切正常后才能 启动操作系统。记录了电脑最基本的信息， 是软件与硬件打交道的最基础的桥梁，没 有它电脑就不能工作。 常见的三种BIOS：Award、AMI、Phoenix
《电脑硬件介绍》课件
带宽
表示内存每秒传输的数据量。
延迟
表示内存处理指令的速度，通 常以CAS（列地址选择）延迟
时间为单位。
知名内存品牌及型号介绍
1 2
金士顿（Kingston）
专业生产内存产品的品牌，产品线齐全，质量可 靠。
芝奇（G.Skill）
专注于高性能内存产品的品牌，产品性能卓越。
3
美商海盗船（Corsair）
1971年
微处理器Intel 4004诞生，为 个人电脑的发展奠定了基础。
1993年
奔腾处理器推出，提高了计算 机的性能和运算速度。
1946年
第一台电子计算机ENIAC诞生 ，体积庞大，运算能力有限。
1981年
IBM PC推出，采用标准化硬 件组件，促进了个人电脑的普 及。
2000年以后
双核、四核处理器出现，多核 技术逐渐普及，计算机性能大 幅提升。
模拟信号。
游戏性能
显卡的性能直接影响到电脑游戏 的表现，高性能显卡能够提供更 流畅的游戏画面和更好的游戏体
验。
3D建模
显卡在3D建模软件中起到至关重 要的作用，能够提供更快的渲染
速度和更高的图像质量。
显卡的分类
集成显卡
01
集成显卡是主板自带的显卡，性能相对较低，主要用于满足日
常办公和影音播放等需求。
流处理器
流处理器是显卡中的一种重要元件，数量越 多，图像处理能力越强。
Байду номын сангаас
显存
显存是显卡的内存，大小和速度直接影响显 卡的性能。
频率
频率越高，显卡的性能越强。
知名显卡品牌及型号介绍
NVIDIA
NVIDIA是全球最大的显卡制造商之一，其产品线包括GeForce 、Quadro、Tesla等系列，型号众多。
硬件描述语言简介精品PPT课件
//两次调用异或门实现Sum=A⊕ B⊕ CI
CI
and //调用3个与门AND1,AND2,AND3
AND1(C_1,A,B),
A B
AND2(C_2,A, CI),
AND3(C_3,B, CI);
or
OR1(Cout,C_1,C_2,C_3);
//调用或门实现Cout=AB+A(CI)+B(CI)
A2 B 2 A3 B3
A4B4
CI CO
CI
C O
CI CO
CI CO
C tem p1 Ctemp2 Ctemp3
CO
S a1 d d 1 S 2a d d 2 S a3 d d 3 S 4a d d 4
例8.3.1的4位加法器
上页 下页 返回
11
第一节 硬件描述语言简介
//对4位串行进位加法器的顶层结构的描述
endmodule //结束
14
XOR2
Sum
XOR1
AND3 OR1 AND2
Cout
AND1
上页 返回
做人，无需去羡慕别人，也无需去花 时间去 羡慕别 人是如 何成功 的，想 的只要 是自己 如何能 战胜自 己，如 何变得 比昨天 的自己 强大就 行。自 己的磨 练和坚 持，加 上自己 的智慧 和勤劳 ，会成 功的。 终将变 成石佛 那样受 到大家 的尊敬 。
是的，折枝的命运阻挡不了。人 世一生 ，不堪 论，年 华将晚 易失去 ，听几 首歌， 描几次 眉，便 老去。 无论天 空怎样 阴霾， 总会有 几缕阳 光，总 会有几 丝暗香 ，温暖 着身心 ，滋养 着心灵 。就让 旧年花 落深掩 岁月， 把心事 写就在 素笺， 红尘一 梦云烟 过，把 眉间清 愁交付 给流年 散去的 烟山寒 色，当 冰雪消 融，自 然春暖 花开， 拈一朵 花浅笑 嫣然。
CI
and //调用3个与门AND1,AND2,AND3
AND1(C_1,A,B),
A B
AND2(C_2,A, CI),
AND3(C_3,B, CI);
or
OR1(Cout,C_1,C_2,C_3);
//调用或门实现Cout=AB+A(CI)+B(CI)
A2 B 2 A3 B3
A4B4
CI CO
CI
C O
CI CO
CI CO
C tem p1 Ctemp2 Ctemp3
CO
S a1 d d 1 S 2a d d 2 S a3 d d 3 S 4a d d 4
例8.3.1的4位加法器
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第一节 硬件描述语言简介
//对4位串行进位加法器的顶层结构的描述
endmodule //结束
14
XOR2
Sum
XOR1
AND3 OR1 AND2
Cout
AND1
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做人，无需去羡慕别人，也无需去花 时间去 羡慕别 人是如 何成功 的，想 的只要 是自己 如何能 战胜自 己，如 何变得 比昨天 的自己 强大就 行。自 己的磨 练和坚 持，加 上自己 的智慧 和勤劳 ，会成 功的。 终将变 成石佛 那样受 到大家 的尊敬 。
是的，折枝的命运阻挡不了。人 世一生 ，不堪 论，年 华将晚 易失去 ，听几 首歌， 描几次 眉，便 老去。 无论天 空怎样 阴霾， 总会有 几缕阳 光，总 会有几 丝暗香 ，温暖 着身心 ，滋养 着心灵 。就让 旧年花 落深掩 岁月， 把心事 写就在 素笺， 红尘一 梦云烟 过，把 眉间清 愁交付 给流年 散去的 烟山寒 色，当 冰雪消 融，自 然春暖 花开， 拈一朵 花浅笑 嫣然。
电脑硬件介绍PPT课件
▪作用：由于计算机在工作时CPU，输人输出设备与存储器
这间要大量地交换数据，因此存储器的存处速度和容量， 也是影响计算机运行速度的主要因素之一。
硬盘是电脑最重要的外存储器，他具有容量大速度快等优点。
硬盘有很多指标，它是一个机械部件，指标有主轴转速， 寻道时间。在性能方面，有单碟容量，内部传输速率等。
幕的表面就象一个巨大圆柱体的一部分，看上去立体感比较强，可视面积也比较大。
在VGA显示器出现之前，曾有过CGA、EGA等类型的显示器，它们采用数字系统，显示的颜色种类很
有限，分辨率也较低。
现在普遍使用SVGA显示器，采用模拟系统，分辨率和显示的颜色种类大大提高。
2021/6/4
28
显示器
外接设备
音响
的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际
上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别
用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这
样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，
Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定
义的数据传输率可达150MB/s，这比目前最新的并行ATA
电脑电源
•功能：保障电脑的电源供应 •作用：一个合格的电源对电脑的作用却是非 常重要的，电源就犹如人体的心脏，随时提 供新鲜的血液，即使再聪明的头脑或再敏捷 的身手也离不开心脏，电脑电源就是如此。 劣质电源不仅直接影响了电脑的正常的使用， 对主板、显卡等其它配件造成损害，而且这 种电源所产生的电磁辐射，对人身健康也构 成了潜在的威胁。
主机，是电脑这一家子的 大总管，相当于人的大脑， 几乎所有的文件资料和信 息都由它掌管，您要电脑 完成的工作也都由它主要 负责，主机内又包括如下 散件：主机板、内存条、 硬盘、软盘驱动器、光驱、 声卡、显示卡及调制解调 器。
这间要大量地交换数据，因此存储器的存处速度和容量， 也是影响计算机运行速度的主要因素之一。
硬盘是电脑最重要的外存储器，他具有容量大速度快等优点。
硬盘有很多指标，它是一个机械部件，指标有主轴转速， 寻道时间。在性能方面，有单碟容量，内部传输速率等。
幕的表面就象一个巨大圆柱体的一部分，看上去立体感比较强，可视面积也比较大。
在VGA显示器出现之前，曾有过CGA、EGA等类型的显示器，它们采用数字系统，显示的颜色种类很
有限，分辨率也较低。
现在普遍使用SVGA显示器，采用模拟系统，分辨率和显示的颜色种类大大提高。
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显示器
外接设备
音响
的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际
上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别
用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这
样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，
Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定
义的数据传输率可达150MB/s，这比目前最新的并行ATA
电脑电源
•功能：保障电脑的电源供应 •作用：一个合格的电源对电脑的作用却是非 常重要的，电源就犹如人体的心脏，随时提 供新鲜的血液，即使再聪明的头脑或再敏捷 的身手也离不开心脏，电脑电源就是如此。 劣质电源不仅直接影响了电脑的正常的使用， 对主板、显卡等其它配件造成损害，而且这 种电源所产生的电磁辐射，对人身健康也构 成了潜在的威胁。
主机，是电脑这一家子的 大总管，相当于人的大脑， 几乎所有的文件资料和信 息都由它掌管，您要电脑 完成的工作也都由它主要 负责，主机内又包括如下 散件：主机板、内存条、 硬盘、软盘驱动器、光驱、 声卡、显示卡及调制解调 器。
硬件描述语言ppt课件
10
Communications
2. Verilog中的大小(size)与符号
▪ Verilog根据表达式中变量的长度对表达式的值自动地进行调整。 ▪ Verilog自动截断或扩展赋值语句中右边的值以适应左边变量的长度。 ▪ 当一个负数赋值给无符号变量如reg时，Verilog自动完成二进制补码计算
线网声明延迟:
//连续赋值语句，out是线网，i1和i2也是线网
Wire #10 out; assign out=i1&i2;
2021/3/18
GUET School of Information &
8
Communications
4.2 表达式、操作符和操作数
数据流建模使用表达式而不是门级原语来描述设计。表达 式、操作符和操作数构成了数据流建模的基础。
Communications
#60 $finish;
//
13
5.逻辑操作符
module logical ();
！
not
&& and
||
or
parameter five = 5; reg ans; reg [3: 0] rega, regb, regc;
• 逻辑操作符的结果为一位1，0或x。
initial begin
操作符类型
符号
连接及复制操作符 {} {{}}
一元操作符
！~&|^
最高
算术操作符
*/ %
+-
逻辑移位操作符 << >>
关系操作符 相等操作符
> < >= <= = = = = = != != =
《硬件描述语言简介》PPT课件
种语言来描述自己的设计思想，然后利用EDA工具进
行仿真，再自动综合到门级电路，最后用ASIC或
FPGA实现其功能。
2021/6/20
2
举个例子，在传统的设计方法中，对2输入的与
门，我们可能需到标准器件库中调个74系列的器件
出来，但在硬件描述语言中，“& ”就是一个与门的
形式描述，“C = A & B”就是一个2输入与门的描述。
而“and”就是一个与门器件。
硬件描述语言发展至今已有二十多年历史，当
今业界的标准中（IEEE标准）主要有VHDL和
Verilog HDL 这两种硬件描述语言。
2021/6/20
3
9.2 Verilog HDL 简介
在数字电路设计中，数字电路可简单归纳为两种要素：
线和器件。线是器件管脚之间的物理连线；器件也可简单
end
2021/6/20
endmodule
28
2、结构描述方式
结构化的建模方式就是通过对电路结构的描述来建
模，即通过对器件的调用（HDL概念称为例化），并使
用线网来连接各器件的描述方式。
这里的器件包括Verilog HDL的内置门如与门and，
异或门xor等，也可以是用户的一个设计。结构化的描述
方式反映了一个设计的层次结构。
output d_out;
assign d_out = d_en ? din :'bz;
mytri u_mytri(din,d_en,d_out);
endmodule
Endmodule
2021/6/20
11
模块的结构：
通过上面的实例可看出，一个设计是由一个个模块
（module）构成的。一个模块的设计如下：
行仿真，再自动综合到门级电路，最后用ASIC或
FPGA实现其功能。
2021/6/20
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举个例子，在传统的设计方法中，对2输入的与
门，我们可能需到标准器件库中调个74系列的器件
出来，但在硬件描述语言中，“& ”就是一个与门的
形式描述，“C = A & B”就是一个2输入与门的描述。
而“and”就是一个与门器件。
硬件描述语言发展至今已有二十多年历史，当
今业界的标准中（IEEE标准）主要有VHDL和
Verilog HDL 这两种硬件描述语言。
2021/6/20
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9.2 Verilog HDL 简介
在数字电路设计中，数字电路可简单归纳为两种要素：
线和器件。线是器件管脚之间的物理连线；器件也可简单
end
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endmodule
28
2、结构描述方式
结构化的建模方式就是通过对电路结构的描述来建
模，即通过对器件的调用（HDL概念称为例化），并使
用线网来连接各器件的描述方式。
这里的器件包括Verilog HDL的内置门如与门and，
异或门xor等，也可以是用户的一个设计。结构化的描述
方式反映了一个设计的层次结构。
output d_out;
assign d_out = d_en ? din :'bz;
mytri u_mytri(din,d_en,d_out);
endmodule
Endmodule
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模块的结构：
通过上面的实例可看出，一个设计是由一个个模块
（module）构成的。一个模块的设计如下：
第6章 VHDL硬件描述语言PPT课件
4
（7）设计灵活，修改方便。
第6章 VHDL硬件描述语言
用VHDL设计电路主要的工作过程是： 编辑 、编 译、功能仿真（前仿真）、综合 、布局、布线 、后仿 真（时序仿真）。
6.1.2 VHDL的基本结构
一个VHDL程序必须包括实体（ENTITY）和结构 体（ARCHITECTURE）。除实体和结构体外，多数程序 还要包含库和程序包部分。实体中定义了一个设计模块 的外部输入和输出端口，即模块（或元件）的外部特征， 描述了一个元件或一个模块与其他部分（模块）之间的 连接关系，可以看作是输入输出信号和芯片管脚信息。 结构体主要用来说明元件内部的具体结构，即对元件内 部的逻辑功能进行说明，是程序设计的核心部分。库是 程序包的集合，不同的库有不同类型的程序包。程序包 用来定义结构体和实体中要用到的数据类型、元件和子 5 程序等。
3
第6章 VHDL硬件描述语言
6.1 VHDL概述
6.1.1 VHDL的特点
（1）作为HDL的第一个国际标准，VHDL具有很强的 可移植性。
（2）具有丰富的模拟仿真语句和库函数 。
（3）VHDL有良好的可读性，接近高级语言，容易理 解。
（4）系统设计与硬件结构无关。
（5）支持模块化设计。
（6）用VHDL完成的一个确定设计，可以利用EDA工 具自动地把VHDL描述转变成门电路级网表文件。
1．预定义数据类型
该类型是最常用、最基本的一种数据类型，在标准 程序包STANDARD和STD LOGIC_ 1164及其他程序包中 作了定义，已自动包含在VHDL源文件中，不必通过USE 语句进行显示调用。
18
具体类型如下：
第6章 VHDL硬件描述语言
（1）整数类型（INTEGER）
（7）设计灵活，修改方便。
第6章 VHDL硬件描述语言
用VHDL设计电路主要的工作过程是： 编辑 、编 译、功能仿真（前仿真）、综合 、布局、布线 、后仿 真（时序仿真）。
6.1.2 VHDL的基本结构
一个VHDL程序必须包括实体（ENTITY）和结构 体（ARCHITECTURE）。除实体和结构体外，多数程序 还要包含库和程序包部分。实体中定义了一个设计模块 的外部输入和输出端口，即模块（或元件）的外部特征， 描述了一个元件或一个模块与其他部分（模块）之间的 连接关系，可以看作是输入输出信号和芯片管脚信息。 结构体主要用来说明元件内部的具体结构，即对元件内 部的逻辑功能进行说明，是程序设计的核心部分。库是 程序包的集合，不同的库有不同类型的程序包。程序包 用来定义结构体和实体中要用到的数据类型、元件和子 5 程序等。
3
第6章 VHDL硬件描述语言
6.1 VHDL概述
6.1.1 VHDL的特点
（1）作为HDL的第一个国际标准，VHDL具有很强的 可移植性。
（2）具有丰富的模拟仿真语句和库函数 。
（3）VHDL有良好的可读性，接近高级语言，容易理 解。
（4）系统设计与硬件结构无关。
（5）支持模块化设计。
（6）用VHDL完成的一个确定设计，可以利用EDA工 具自动地把VHDL描述转变成门电路级网表文件。
1．预定义数据类型
该类型是最常用、最基本的一种数据类型，在标准 程序包STANDARD和STD LOGIC_ 1164及其他程序包中 作了定义，已自动包含在VHDL源文件中，不必通过USE 语句进行显示调用。
18
具体类型如下：
第6章 VHDL硬件描述语言
（1）整数类型（INTEGER）
《电脑硬件介绍》课件
缓存容量
缓存容量是指硬盘内部用于存储数据的缓存芯片容量，缓存容量越大 ，数据读写速度越快。
06
显卡
显卡的概述
显卡的定义
显卡，也称为图形处理器 或GPU，是计算机中负责 处理图形数据的硬件设备 。
显卡的作用
显卡的主要作用是将计算 机中的数字图形数据转换 为可以在屏幕上显示的图 像。
显卡的发展历程
随着计算机技术的不断发 展，显卡的性能和功能也 在不断增强。
电脑硬件的组成
中央处理器（CPU）
负责执行电脑程序中的指令，控制电脑的各 个部件协调工作。
硬盘（HDD/SSD）
用于永久存储数据和程序，即使在电脑关机 后数据也不会丢失。
内存（RAM）
用于存储正在处理的数据和程序，提供快速 数据存取能力。
显卡（GPU）
负责处理图形数据，将电脑中的数字信息转 换为屏幕上显示的图像。
感谢您的观看
THANKS
04
电源的性能指标
电源的稳定性决定了输出电压的波动 范围，稳定性越高，输出电压越稳定 。
电源在运行过程中产生的噪音也是评 价电源性能的重要指标之一，噪音越 小，品质越好。
功率
稳定性
效率
噪音
电源的功率决定了电脑的功耗上限， 选择合适的功率可以确保电脑的稳定 运行。
电源的效率决定了电能转换的效率， 高效的电源可以减少能源浪费和发热 量。
内存的读写操作。
内存的性能指标
内存容量
指内存条所能容纳的存 储单元数量，容量越大 ，可以存储的数据就越
多。
存取时间
指从内存中读取或写入 数据所需要的时间，存 取时间越短，内存的性
能越好。
数据带宽
指内存传输数据的速度 ，数据带宽越高，内存
缓存容量是指硬盘内部用于存储数据的缓存芯片容量，缓存容量越大 ，数据读写速度越快。
06
显卡
显卡的概述
显卡的定义
显卡，也称为图形处理器 或GPU，是计算机中负责 处理图形数据的硬件设备 。
显卡的作用
显卡的主要作用是将计算 机中的数字图形数据转换 为可以在屏幕上显示的图 像。
显卡的发展历程
随着计算机技术的不断发 展，显卡的性能和功能也 在不断增强。
电脑硬件的组成
中央处理器（CPU）
负责执行电脑程序中的指令，控制电脑的各 个部件协调工作。
硬盘（HDD/SSD）
用于永久存储数据和程序，即使在电脑关机 后数据也不会丢失。
内存（RAM）
用于存储正在处理的数据和程序，提供快速 数据存取能力。
显卡（GPU）
负责处理图形数据，将电脑中的数字信息转 换为屏幕上显示的图像。
感谢您的观看
THANKS
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电源的性能指标
电源的稳定性决定了输出电压的波动 范围，稳定性越高，输出电压越稳定 。
电源在运行过程中产生的噪音也是评 价电源性能的重要指标之一，噪音越 小，品质越好。
功率
稳定性
效率
噪音
电源的功率决定了电脑的功耗上限， 选择合适的功率可以确保电脑的稳定 运行。
电源的效率决定了电能转换的效率， 高效的电源可以减少能源浪费和发热 量。
内存的读写操作。
内存的性能指标
内存容量
指内存条所能容纳的存 储单元数量，容量越大 ，可以存储的数据就越
多。
存取时间
指从内存中读取或写入 数据所需要的时间，存 取时间越短，内存的性
能越好。
数据带宽
指内存传输数据的速度 ，数据带宽越高，内存
《硬件描述语言》课件
嵌入式系统设计
系统集成
在嵌入式系统设计中，硬件描述语言可以用于集成各种硬 件和软件组件，如处理器、存储器、外设接口等。这有助 于提高系统的可靠性和性能。
可定制性
通过使用硬件描述语言，可以根据具体的应用需求对嵌入 式系统进行定制和优化。这有助于缩短产品上市时间和降 低成本。
低功耗设计
在嵌入式系统设计中，低功耗是一个重要的考虑因素。使 用硬件描述语言，可以帮助设计人员更好地优化系统的功 耗性能。
总结词
提高硬件工作效率的技术
VS
详细描述
流水线（Pipeline）设计技术是一种将一 个完整操作分解为多个独立、有序的阶段 ，并使这些阶段连续执行以提高效率的技 术。在硬件设计中，流水线技术可以将一 个复杂操作分解为多个简单操作，并行执 行，从而显著提高硬件的工作效率和性能 。
优化设计技巧
总结词
提高设计性能和降低成本的技巧
总结词
随着硬件设计复杂性的增加，高层次综合和抽象化设计成为硬件描述语言发展 的重要趋势。
详细描述
高层次综合允许设计师使用高级语言描述硬件行为，然后由综合工具自动转换 为低层次的门级网表。这种抽象化设计方法减少了设计细节的复杂性，提高了 设计效率。
可重用模块与IP核复用
总结词
可重用模块和IP核复用是硬件描述语言发展的另一个重要趋势。
Quartus II
Altera公司推出的FPGA设计软件，包括综合工具和实现工具，支 持VHDL和Verilog硬件描述语言。
Vivado
Xilinx公司推出的FPGA设计软件，包括综合工具和实现工具，支持 VHDL和Verilog硬件描述语言。
布局与布线工具
Mentor Graphics的IC Station
硬件描述语言第三讲 硬件描述语言概述
（2）编码 写出HDL代码。
（3）编译 编译器会对HDL程序进行语法检查，还会产生用于仿
真的一些内部信息。
（4）功能仿真 HDL仿真器允许定义输入并应用到设计中，不必生成
实际电路就可以观察输出，此仿真主要用于检验系统功 能设计的正确性，不涉及具体器件的硬件特性。
（5）综合
利用综合器对VHDL代码进行综合优化处理， 生成门级描述的网表文件，这是将VHDL语言描述 转化为硬件电路的关键布骤。
➢ VHDL工作小组于1981年6月成立，提出了满足电子设 计要求的能够作为工业标准的HDL。
➢ 1983年，提出语言版本和开发软件环境。
➢ 1986年IEEE标准化组织开始工作，讨论VHDL语言标 准，于1987年12月通过标准审查，并宣布实施，即 IEEE STD 1076-1987[LRM87](VHDL’87)。
（6）适配
利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体 的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、 逻辑分割、逻辑优化、布局布线等。此步骤将产生 多项设计结果：①适配报告，包括芯片内部资源的 利用情况、设计的布尔方程描述情况等；②适配后 的仿真模型；③器件编程文件。
（7）时序仿真 根据适配的仿真模型，可以进行时序仿真，仿真结
采用自顶向下(Top Down)的设计方法 系统中可大量采用ASIC芯片 采用系统早期仿真:
包括行为层仿真、RTL层仿真和门级层仿真 降低了硬件电路设计难度 主要设计文件是用HDL语言编写的源程序
HDL语言的种类
从20世纪60年代开始，为了解决大规模 复杂集成电路的设计问题，许多EDA厂商和 科研机构就建立和使用着自己的电路描述语 言，如：Data I/O公司的ABEL-HDL，Altera 公司的AHDL，Microsim公司的DSL，日本开 发的SFL语言和UDL/I等，这些语言一般都是 面向特定的设计领域和层次。
（3）编译 编译器会对HDL程序进行语法检查，还会产生用于仿
真的一些内部信息。
（4）功能仿真 HDL仿真器允许定义输入并应用到设计中，不必生成
实际电路就可以观察输出，此仿真主要用于检验系统功 能设计的正确性，不涉及具体器件的硬件特性。
（5）综合
利用综合器对VHDL代码进行综合优化处理， 生成门级描述的网表文件，这是将VHDL语言描述 转化为硬件电路的关键布骤。
➢ VHDL工作小组于1981年6月成立，提出了满足电子设 计要求的能够作为工业标准的HDL。
➢ 1983年，提出语言版本和开发软件环境。
➢ 1986年IEEE标准化组织开始工作，讨论VHDL语言标 准，于1987年12月通过标准审查，并宣布实施，即 IEEE STD 1076-1987[LRM87](VHDL’87)。
（6）适配
利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体 的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、 逻辑分割、逻辑优化、布局布线等。此步骤将产生 多项设计结果：①适配报告，包括芯片内部资源的 利用情况、设计的布尔方程描述情况等；②适配后 的仿真模型；③器件编程文件。
（7）时序仿真 根据适配的仿真模型，可以进行时序仿真，仿真结
采用自顶向下(Top Down)的设计方法 系统中可大量采用ASIC芯片 采用系统早期仿真:
包括行为层仿真、RTL层仿真和门级层仿真 降低了硬件电路设计难度 主要设计文件是用HDL语言编写的源程序
HDL语言的种类
从20世纪60年代开始，为了解决大规模 复杂集成电路的设计问题，许多EDA厂商和 科研机构就建立和使用着自己的电路描述语 言，如：Data I/O公司的ABEL-HDL，Altera 公司的AHDL，Microsim公司的DSL，日本开 发的SFL语言和UDL/I等，这些语言一般都是 面向特定的设计领域和层次。
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4选1数据选择器实例之一
数的表示方法
整型常量
decimal, hexadecimal, octal or binary format. 两种表达方法
简单的十进制数. 10,9,156. <位宽（可选）> <'进制><0-9 and a to f（hexadecimal）>
attention!
下面是MUX的结构级描述，采用Verilog基本单元(门)描述。描 述中含有传输延时。
module mux21(out, a, b, sl); input a, b, sl; output out;
not u1 (nsl, sl ); and #1 u2 (sela, a, nsl); and #1 u3 (selb, b, sl); or #2 u4 (out, sela, selb); endmodule
七段数码管译码器及仿真研究
Decoder0
D3
D2
IN[3..0] OUT[15..0]
WideOr10
D1
g
D0
DECODER
WideOr8 f
WideOr6 e
WideOr4 d
b~0 b
a~0 a
c
q1~reg0
q2~reg0
PRE
PRE
d
D
Q
D
Q
q2
clk
ENA
ENA
CLR
第九章 硬件描述语言简介
Verilog HDL
HDL的含义
Hardware Description Language
Verilog HDL与其他HDL比较
Verilog HDL —“告诉我你想要电路做什么，我给你提供能 实现这个功能的硬件电路”
VHDL —和Verilog HDL类似
clk res et
Add0
A[7..0]
B[7..0]
8' h01 --
+
ADDER
out[7..0]~reg0
PRE
D
Q
ENA CLR
out[7..0]
F3 1DQ
C1
F2 1DQ
C1
F1 1DQ
C1
F0 1DQ
C1
CP
out<=(out>> 1)
a >> n 或 a << n
a代表要进行移位的操作数，n代表要
移几位。这两种移位运算都用0来填补 移出的空位。例如：
start = 1; 设为值0001
//start在初始时刻
result = (start<<2); //移位后， start的值为0100，然后赋给result
clr
out~[3..0]
4' h0 --
unsized constants 32bit
10=32'd10=32'b1010
1=32'd1=32'b1
当实际数据位数小于定义的位宽时，如果是无符号 数，则在左边补零，如果无符号数最左边是“x”， 则在左边补“x”，如果无符号数左边是“z”，则在 左边补“z”
12'h3x=12'h03x, 12'hzx=12'hzzx
ABEL、AHDL —“告诉我你想要什么样的电路，我给你提供 这样的电路”
什么是Verilog HDL
能够对数字逻辑电路的功能和结构进行描述 的一种高级编程语言
PLD/FPGA的设计开发语言 编写程序描述数字电路的功能与结构
描述电路的功能 描述电路的结构 表达具有并行性
SEL
DATAA DATAB
OUT0
MUX21
out[3..0]~reg0
PRE
D
Q
ENA CLR
clk
out[3..0]
module lfsr4_1(clk,Q); input clk; output[3:0] Q;
wire[3:0] Q; wire nQ0; assign nQ0 = ~Q[0];
endmodule
有限状态机及其仿真研究
控制电路的核心部分 采用 always 和 case 语句. 状态保存在寄存器中，根据寄存器不同的值
（状态）执行不同的操作， case语句用于选 择不同的状态和对应各种状态的输出逻辑。 FSM是在时钟沿的同步控制作用下从一个状 态转换成另一个状态。 采用寄存器型变量 (a variable of reg data type) 赋值。
结构型描述指描述实体连接的结构方式，它 通常通过实例进行描述，将Verilog已定义的 基元实例嵌入到语言中。
module Mux21 (a,b,s,y); //----------------
input a,b;
input s;
output y;
assign y = (s==0)? a : b; //--------------
//is a 3-bit binary number
'o7460
// is an octal number
4af
// is illegal (hexadecimal format requires 'h)
数字与进制之间可以有空格
5'D 3
数字电路中，x表示不定值，z表示高阻态。可在十 六进制，八进制和二进制中使用x和z，十六进制中 一个x表示有四位都是x，八进制中一个x表示三位都 是x，二进制中则表示一位是x。z用法同理。
设计中我们可能需要调用一些已经定义好 的模块，作为我们电路中的单元，
调用这些模块的过程，称为实例化 (instantiation)，调用完之后，这些电路中的 模块单元称为实例（Instance）。实例的使 用格式为：
<模块名> <实例名> <端口列表>;
add_full u1(.A(A[0]),.B(B[0]),.C(C[0]),.Carry(C[1]),.S(S[0])), u2(.A(A[1]),.B(B[1]),.C(C[1]),.Carry(C[2]),.S(S[1])), u3(.A(A[2]),.B(B[2]),.C(C[2]),.Carry(C[3]),.S(S[2])), u4(.A(A[3]),.B(B[3]),.C(C[3]),.Carry(C[4]),.S(S[3]));
Logical operators逻辑运算符
&&（与）、 ||（或）、 ! （非）
与逻辑优先级别高于或逻辑，但都低于关 系和等式运算符。
results——1（真）、0（假） and x（不确 定值）。
a = b && c; b = a || c;
if ( ! inword ) if ( inword == 0 )
D
Q
ENA CLR
A[7..0]
OUT[7..0]
8' h01 --
B[7..0]
ADDER
out~[7..0]
SEL DATAA
DATAB
OUT0 8' h00 --
out~[15..8]
SEL DATAA
DATAB
OUT0
MUX21
MUX21
out[7]~reg0
PRE
D
QENA CLR源自out[7..0]CLR
q1
计数器及仿真研究
res et clk
Add0
out~[3..0]
4' h1 --
A[3..0] B[3..0]
OUT[3..0] 4' h0 --
SEL DATAA
DATAB
OUT0
ADDER
MUX21
out[3..0]~reg0
PRE
D
Q
ENA CLR
out[3..0]
clk
data[7..0] load res et
… default: 缺省语句;
endcase
Mux0
s el[1..0]
SEL[1..0]
in3
in2
OUT
out
DATA[3..0]
in1
in0
MUX
module mux4_1(out,in0,in1,in 2,in3,sel);
output out; input in0,in1,in2,in3; input[1:0] sel; reg out;
always 0~0 a
b
00
c
y
1
rega
rega
always 0~0
PRE
D
Q
y
a
ENA
b
CLR
c
module add_full(A,B,C,Carry,S);
input A,B,C; output Carry,S; assign S = A^B^C; assign Carry =
endmodule
//--------------1 //--------------2
MUX的行为可以描述为：只要信号a或b或s发生变化，如果s为0则选 择a输出；否则选择b输出。
a mux 21 y
b
s
在行为级模型中，逻辑功能描述采用高级语言结构，如@, while,wait,if, case。
out[6]~reg0
PRE
D
Q
ENA CLR
out[5]~reg0
PRE
D