Verilog vs VHDL: pilnīgs salīdzinājums, lai izvēlētos labāko ABL

Digitālā dizaina pasaulē viens no biežākajiem jautājumiem inženieru, studentu un aparatūras entuziastu vidū ir, kuru aparatūras apraksta valodu (HDL) apgūt vai lietot: VHDL vai Verilog? Abas valodas ir būtiskas darbam ar FPGA un ASIC, un, lai gan tām ir daudz līdzību, tām ir ļoti atšķirīgas īpašības, kas padara tās piemērotākas noteiktiem kontekstiem vai profesionālajiem profiliem.

Ja jūs tikai sākat digitālo dizainu vai apsverat profesionālu karjeru šajā jomā, izpratne par galvenajām atšķirībām starp Verilog un VHDL ļaus jums pieņemt pārdomātu lēmumu par to, kura valoda vislabāk atbilst jūsu vajadzībām. Tālāk mēs detalizēti izpētīsim to priekšrocības, trūkumus, pielietojumu un tehniskās funkcijas. Varat arī iedziļināties saistītās tēmās, piemēram, pieaugošajās aparatūras cenās.

Kas ir aparatūras apraksta valoda (HDL)?

Aparatūras apraksta valodas (HDL) ļauj modelēt un simulēt digitālo shēmu darbību. Atšķirībā no tradicionālajām programmēšanas valodām , piemēram, C vai Java, kuras tiek izmantotas programmatūras izstrādei, HDL ir paredzētas, lai aprakstītu, kā elektroniskajai shēmai vajadzētu darboties un būt strukturētai. Lai labāk izprastu šo tēmu, varat iepazīties ar rakstu par aparatūras diagnostikas rīkiem.

HDL, piemēram, Verilog un VHDL, tiek izmantoti procesoru, mikroshēmu, mātesplašu, iegulto sistēmu un jo īpaši FPGA un ASIC projektēšanā un verifikācijā. Tie ļauj definēt gan aparatūras loģisko uzvedību, gan fizisko arhitektūru. Sintēzes procesā HDL kods tiek pārveidots loģiskā aprakstā, ko var ieviest silīcijā.

VHDL: detalizēts izskats

VHDL (ļoti ātrdarbīgas integrētās shēmas aparatūras apraksta valoda) tika izstrādāta pēc Amerikas Savienoto Valstu Aizsardzības departamenta pieprasījuma 80. gs. astoņdesmitajos gados. Tā ir formāla, stingri tipizēta apraksta valoda, kas orientēta uz strukturētu modelēšanu.

Tās galvenās funkcijas ietver:

• Stingra rakstīšana: Tas liek precīzi deklarēt katru mainīgo un datu tipu, kas samazina kļūdu iespējamību.
• Daudzvārdība: Tas prasa rakstīt vairāk koda rindiņu nekā citās valodās, lai gan tas arī padara dizainu skaidrāku un paredzamāku.
• Uzlabotā simulācija un verifikācija: pateicoties tādiem mehānismiem kā konfigurācijas, testa stendi un datu tipu bibliotēkas.
• Pārnesamība: ļauj veidot projektus, kurus var pielāgot dažādām tehnoloģiskajām platformām.

VHDL ir īpaši pielāgots vidēm, kurās prioritāte ir robustums, konstrukcijas izsekojamība un precizitāte , piemēram, kosmosa vai aizsardzības nozarē.

Verilog: kodolīgāka un pieejamāka valoda

Verilog radās dažus gadus vēlāk, sākotnēji kā simulācijas valoda. Vēlāk tā tika pieņemta kā standarts (IEEE 1364) un attīstījās par plaši atzītu rīku nozarē. Ja jūs interesē GPU aparatūra, apskatiet jauno CPU-Z funkciju.

Tās galvenās īpašības ir:

• Mazāk daudzvārdības: Tās pašas funkcijas var sasniegt, izmantojot mazāk koda rindu nekā VHDL.
• C veidam līdzīga sintakse: Tas ir intuitīvāks programmētājiem, kas nāk no programmatūras pasaules.
• Zema drukas stingrība: Tas nodrošina lielāku elastību, lai gan tas var izraisīt kļūdas, kuras ir grūti atklāt.
• Lielāka ieviešana komerciālajā nozarē: īpaši ASIC dizaina un ātrākas izstrādes vidēs.

Verilog ir ideāli piemērots tiem, kas meklē vienkāršāku valodu ar pazīstamu sintaksi, kas ļauj veikt veiklu prototipu veidošanu.

Tehniskais salīdzinājums starp VHDL un Verilog

Izskats	Vhdl	Verilog
Rakstīt	Spēcīgs	Vāja
Sintakse	Līdzīgi kā Ada / Pascal	Līdzīgi kā C
Daudzvārdība	Alta	Baja
Mācīšanās vieglums	Nepieciešama lielāka sākotnējā piepūle	Programmētājam draudzīgāks
Popularitāte	Majors aizsardzībā un Eiropā	Plašāk izplatīts Āzijā un ASV (komerciāls)
Abstrakcijas spēja	Augsts (ideāli piemērots augstam līmenim)	Piemērots zemam līmenim
SystemVerilog atbalsts	Nē	Jā, tas lieliski integrējas

Kuru ir vieglāk iemācīties vispirms?

Pastāv plaši izplatīts uzskats, ka Verilog ir vieglāk apgūt, ja jums ir programmēšanas pieredze , pateicoties tā līdzībai ar C. Tomēr daži apgalvo, ka VHDL apguve vispirms veicina dziļāku un disciplinētāku izpratni par digitālo dizainu, kas vēlāk var vienkāršot citu valodu apguvi. Ja meklējat papildu resursus, apsveriet iespēju izlasīt par aparatūras ikonu trūkumu operētājsistēmā Windows.

Jebkurā gadījumā abas valodas nodrošina stabilu pamatu un skaidru digitālās loģikas izpratni , un, tiklīdz esat apguvis vienu, pāreja uz otru ir tikai laika un prakses jautājums.

Galvenās atšķirības praksē

Datu veidi un struktūras

VHDL ir neticami bagāts ar datu tipiem . Tas ļauj izveidot lietotāja definētus tipus, ierakstus, uzskaitījumus un sarežģītas struktūras. Tas veicina koda lasāmību, robustumu un atkārtotu izmantojamību. Varat arī izveidot pakotnes, bibliotēkas un konfigurācijas, lai atvieglotu lielu projektu uzturēšanu. Lai iegūtu plašāku informāciju par aparatūras struktūrām, varat iepazīties ar rakstu par mākoņpakalpojumu veidiem.

Turpretī Verilog ir daudz ierobežotāks tipu repertuārs . Tas ir mazāk stingrs, kas palīdz ātri rakstīt kodu, bet var izraisīt nelielas kļūdas. Tas nepieļauj tik sarežģītas datu struktūras kā VHDL.

Uzvedības modelēšana

Verilog ir vislabāk piemērots zema līmeņa modelēšanai, jo tajā ir integrēti primitīvi loģikas vārtiem un pamata komponentiem, piemēram, and, or, nanduc Tas arī ļauj definēt savus primitīvus (UDP), kas ir ļoti noderīgi ASIC dizainā. Šajā sakarā ir interesanti novērot problēmas, ar kurām saskaras nozare, kas saistīta ar aparatūras defekti GPU.

Savukārt VHDL izceļas augsta līmeņa modelēšanā . Tā piedāvā struktūras un funkcijas, kas ļauj veikt jaudīgāku abstrakciju: vienlaicīgus procesus, simbolisku tipizēšanu FSM, arhitektūras un entītiju atdalīšanu utt.

Runātība un skaidrība

Viena no ievērojamākajām atšķirībām ir koda apjoms, kas nepieciešams viena un tā paša uzdevuma veikšanai. Vienu un to pašu ALU var uzrakstīt VHDL valodā 15 rindās un Verilog valodā 5 rindās, nezaudējot funkcionalitāti. Tomēr VHDL skaidrība varētu patikt tiem, kas novērtē detalizētāku sistēmas darbības aprakstu.

Kļūdu apstrādē un atkļūdošanā

VHDL kompilators rada kļūdas pat nelielu neatbilstību gadījumā starp datu tipiem vai signāla platumiem . Tas liek jums būt rūpīgam, bet arī samazina izpildes laika kļūdas. Verilog atļauj vairāk licenču, kas var izraisīt kļūdas, kuras ir grūti atklāt, ja jums nav pieredzes. Ja jūs interesē optimizācija, iesaku izlasīt par aparatūras paātrināšanu.

Kāda valoda nozarē tiek izmantota visvairāk?

Izvēle starp VHDL un Verilog lielā mērā ir atkarīga no nozares un ģeogrāfiskās atrašanās vietas. Akadēmiskajā vidē bieži tiek mācīta viena vai otra atkarībā no profesora tradīcijām vai valsts. Rūpniecībā:

• Aizsardzībā un kosmosā mēdz izmantot VHDL robustumu, izsekojamību un nepieciešamo oficiālo dokumentāciju.
• Komerciālie uzņēmumi (jaunuzņēmumi, mikroshēmu ražotāji, automatizācija utt.) bieži vien sliecas uz Verilog vai pat SystemVerilog attīstības ātruma dēļ.

Saskaņā ar Google Trends datiem, VHDL dominē tādās valstīs kā Vācija vai Francija , savukārt Amerikas Savienotajās Valstīs vai Ķīnā lielāka interese ir par Verilog.

Verilog un VHDL darbībā: piemēri un reālās dzīves gadījumi

Šo valodu praktisko pielietojumu var redzēt simtiem projektu. Piemēram, Digilent ir piemēri, kā Verilog kontrolē servo motorus claw spēles demonstrācijā . Tikmēr VHDL ir izmantota, lai kontrolētu tādus moduļus kā PmodJSTK, demonstrējot tās potenciālu mijiedarbībai ar ārējo aparatūru.

FPGA4Student platforma piedāvā detalizētu abu valodu salīdzinājumu ar koda piemēriem. Tajā pašā multipleksora (MUX) dizainā VHDL izmanto garākus procesus un struktūras , taču piedāvā arī labāku lasāmību un paplašināmību. Ja jūs vērtējat dažādus aparatūras risinājumus, jūs varētu interesēt mūsu raksts par visuzticamāko aparatūru 2024. gadā.

Kura valoda jāiemācās vispirms?

Visprātīgākais ieteikums ir: izvēlieties to, kas visbiežāk tiek izmantots jūsu darba vai akadēmiskajā vidē . Ja studējat universitātē, kurā māca VHDL, visefektīvāk ir to apgūt vispirms. Ja jūsu mērķis ir iesaistīties ASIC izstrādē vai strādāt jaunuzņēmumos ar moderniem rīkiem, Verilog varētu būt praktiskāks.

Jebkurā gadījumā abu valodu apguve sniedz nenoliedzamas priekšrocības. Daudzi jēdzieni ir kopīgi, un pāreja no vienas uz otru ir dabiska, tiklīdz valoda ir brīvi pārvaldāma.

Ne VHDL, ne Verilog "neuzvar" šajā cīņā. Abiem ir sava vieta, un to apgūšana ir konkurences priekšrocība digitālās aparatūras pasaulē. Tāpēc neatkarīgi no izvēlētā ceļa noteikti iedziļinieties ķēdes loģikā, simulācijā un digitālo sistēmu sintēzē — tas ir patiešām svarīgi.