Verilog vs VHDL: Volledige vergelijking om de beste HDL te kiezen

In de wereld van digitaal ontwerp is een van de meest gestelde vragen onder ingenieurs, studenten en liefhebbers: hardware Welke Hardware Description Language (HDL) moet ik leren of gebruiken: VHDL of Verilog? Beide talen zijn essentieel voor het werken met FPGA's en ASIC's. Hoewel ze veel overeenkomsten hebben, hebben ze ook heel verschillende kenmerken waardoor ze geschikter zijn voor bepaalde contexten of beroepsprofielen.

Of u nu net begint met digitaal ontwerp of een carrière in dit vakgebied overweegt, als u de belangrijkste verschillen tussen Verilog en VHDL kent, kunt u beter beslissen welke taal het beste bij uw behoeften past. Hieronder gaan we dieper in op de voor- en nadelen, toepassingen en technische kenmerken. U kunt zich ook verdiepen in gerelateerde onderwerpen zoals stijgende hardwareprijzen.

Wat is een hardwarebeschrijvingstaal (HDL)?

Met hardwarebeschrijvingstalen kunt u het gedrag van digitale schakelingen modelleren en simuleren. In tegenstelling tot de talen van programmering Traditionele programmeertalen zoals C en Java, die worden gebruikt voor het ontwikkelen van software, HDL's, zijn ontworpen om te beschrijven hoe een elektronisch circuit zich moet gedragen en moet zijn opgebouwd. Om dit onderwerp beter te begrijpen, kunt u het artikel raadplegen op hulpprogramma's voor hardware-diagnose.

HDL's zoals Verilog en VHDL worden gebruikt in ontwerp en verificatie van processoren, chips, moederborden, embedded systemen en vooral FPGA's en ASIC's. Ze maken het mogelijk om zowel het logische gedrag als de fysieke architectuur van de hardware te definiëren. Via het syntheseproces wordt de HDL-code omgezet in een logische beschrijving die in silicium kan worden geïmplementeerd.

VHDL: een gedetailleerde blik

VHDL (Very High-Speed ​​​​Integrated Circuit Hardware Description Language) Het werd in de jaren 80 ontwikkeld in opdracht van het Amerikaanse Ministerie van Defensie. Het is een formele beschrijvingstaal, sterk getypeerd en gericht op gestructureerde modellering.

De belangrijkste kenmerken zijn:

• Strikte typering: U wordt gedwongen om elke variabele en elk gegevenstype nauwkeurig te declareren, waardoor de kans op fouten wordt verkleind.
• Breedsprakigheid: Er zijn meer regels code nodig dan bij andere talen, maar het ontwerp is daardoor ook duidelijker en voorspelbaarder.
• Geavanceerde simulatie en verificatie: dankzij mechanismen zoals configuraties, testbanken en gegevenstypebibliotheken.
• Draagbaarheid: Hiermee kunt u projecten maken die kunnen worden aangepast aan verschillende technologische platforms.

VHDL is speciaal gericht op omgevingen waarin robuustheid, traceerbaarheid van het ontwerp en precisie prioriteit hebben.bijvoorbeeld in de lucht- en ruimtevaart- of defensie-industrie.

Verilog: een bondigere en toegankelijkere taal

Een paar jaar later werd Verilog geboren, aanvankelijk als simulatietaal. Later werd het aangenomen als standaard (IEEE 1364) en groeide het uit tot een breed geaccepteerd hulpmiddel in de industrie. Als u geïnteresseerd bent in GPU-hardware, bekijk dan de nieuwe CPU-Z-functie.

De belangrijkste kwaliteiten zijn:

• Minder omslachtigheid: Dezelfde functies kunnen worden bereikt met minder regels code dan in VHDL.
• C-achtige syntaxis: Het is intuïtiever voor programmeurs die uit de softwarewereld komen.
• Lage type-rigiditeit: Het biedt meer flexibiliteit, maar kan wel leiden tot fouten die moeilijk te detecteren zijn.
• Grotere acceptatie in de commerciële sector: vooral in ASIC-ontwerp en snellere ontwikkelomgevingen.

Verilog is ideaal voor iedereen die op zoek is naar een eenvoudigere taal met een bekende syntaxis die flexibel prototypen mogelijk maakt.

Technische vergelijking tussen VHDL en Verilog

Verschijning	VHDL	Verilog
Typen	sterk	Zwak
Syntaxis	Vergelijkbaar met Ada / Pascal	Vergelijkbaar met C
Breedsprakigheid	Alta	Afwijzen
Gemakkelijk te leren	Vereist meer initiële inspanning	Meer programmeurvriendelijk
populariteit	Hoofdvak in defensie en Europa	Meer verspreid in Azië en de VS (commercieel)
Vermogen tot abstractie	Hoog (ideaal voor hoog niveau)	Goed voor laag niveau
SystemVerilog-ondersteuning	Nee	Ja, het integreert perfect

Wat is het makkelijkst om eerst te leren?

Er is een wijdverbreide overtuiging dat Het is makkelijker om Verilog te leren als je een programmeerachtergrond hebt., vanwege de nabijheid van C. Er zijn echter mensen die beweren dat Als je eerst VHDL leert, krijg je een dieper en meer gedisciplineerd begrip van digitaal ontwerp, wat het leren van andere talen later kan vereenvoudigen. Als u op zoek bent naar aanvullende bronnen, overweeg dan om te lezen over Het ontbreken van hardware-iconen in Windows.

In elk geval, Beide talen bieden een solide basis en een helder begrip van digitale logicaen als je de ene eenmaal onder de knie hebt, is het een kwestie van tijd en oefening om de andere onder de knie te krijgen.

Belangrijkste verschillen in de praktijk

Gegevenstypen en -structuren

VHDL is enorm rijk aan gegevenstypen. Hiermee kunt u door de gebruiker gedefinieerde typen, records, opsommingen en complexe structuren maken. Dit bevordert de leesbaarheid, robuustheid en herbruikbaarheid van de code. Pakketten, bibliotheken en configuraties kunnen ook worden gemaakt om het onderhoud van grote projecten te vereenvoudigen. Voor meer informatie over hardwarestructuren kunt u het artikel raadplegen op soorten clouddiensten.

In tegenstelling, Verilog heeft een veel beperkter repertoire aan typen. Deze regel is minder streng, waardoor u sneller kunt schrijven. Het kan echter wel tot subtiele fouten leiden. Het ondersteunt geen complexere datastructuren dan VHDL.

Gedragsmodellering

Verilog is het meest geschikt voor low-level modellering, omdat het geïntegreerde primitieven heeft voor logische poorten en basiscomponenten zoals and, or, nand, enz. Het biedt u ook de mogelijkheid om uw eigen primitieven (UDP) te definiëren, wat erg handig is bij ASIC-ontwerpen. In dit verband is het interessant om de uitdagingen te bekijken waarmee de industrie te maken heeft op het gebied van hardwaredefecten in GPU's.

VHDL blinkt daarentegen uit in geavanceerde modellering.. Het biedt structuren en functionaliteiten die krachtigere abstractie mogelijk maken: gelijktijdige processen, symbolische typering in FSM's, scheiding van architectuur en entiteit, enzovoort.

Uitgebreidheid en duidelijkheid

Een van de meest opvallende verschillen is de hoeveelheid code die nodig is om dezelfde taak uit te voeren. Dezelfde ALU kan in VHDL in 15 regels worden geschreven en in Verilog in 5, zonder dat er functionaliteit verloren gaat. De duidelijkheid van VHDL kan echter de voorkeur krijgen van hen die een meer gedetailleerde beschrijving van de werking van het systeem op prijs stellen.

Foutafhandeling en foutopsporing

De VHDL-compiler genereert fouten, zelfs bij kleine inconsistenties tussen typen of signaalbreedtes. Dit vereist nauwkeurigheid, maar vermindert ook de kans op runtime-fouten. Verilog staat meer licenties toe, wat kan leiden tot fouten die moeilijk te detecteren zijn als u geen ervaring hebt. Als u geïnteresseerd bent in optimalisatie, raad ik u aan om hierover te lezen hardware acceleratie.

Welke taal wordt het meest gebruikt in de sector?

De keuze tussen VHDL of Verilog hangt grotendeels af van de sector en de geografische locatie. In de academische wereld wordt vaak één van beide disciplines onderwezen, afhankelijk van de traditie van de professor of het land. In de industrie:

• Defensie en lucht- en ruimtevaart gebruiken over het algemeen VHDL vanwege de robuustheid, traceerbaarheid en de vereiste formele documentatie.
• Commerciële bedrijven (startups, chipfabrikanten, automatisering, etc.) neigen vaak naar Verilog of zelfs SystemVerilog, vanwege de ontwikkelingssnelheid.

Door Google trends, In landen als Duitsland en Frankrijk domineert VHDL.Terwijl In de Verenigde Staten of China is er meer belangstelling voor Verilog.

Verilog en VHDL in actie: voorbeelden en praktijkvoorbeelden

Het praktische gebruik van deze talen is terug te zien in honderden projecten. Bij Digilent bijvoorbeeld Er zijn voorbeelden van Verilog die servo's aansturen in een Claw Game-demo.. VHDL is daarentegen gebruikt om modules als PmodJSTK aan te sturen, wat de mogelijkheden voor interactie met externe hardware aantoont.

Een gedetailleerde vergelijking van de twee talen met voorbeeldcode is te vinden op het FPGA4Student-platform. In hetzelfde multiplexer (MUX) ontwerp gebruikt VHDL langere processen en structuren, maar biedt ook een grotere leesbaarheid en uitbreidingsmogelijkheden. Als u verschillende hardwareoplossingen evalueert, bent u wellicht geïnteresseerd in ons artikel over De meest betrouwbare hardware van 2024.

Welke taal moet je als eerste leren?

De meest verstandige aanbeveling is: Kies degene die het meest wordt gebruikt in uw werk- of academische omgeving. Als je studeert aan een universiteit waar VHDL wordt onderwezen, is het het meest efficiënt om het eerst te leren. Als u ASIC-ontwikkeling wilt doen of met moderne hulpmiddelen aan startups wilt werken, is Verilog wellicht praktischer.

Hoe dan ook, het leren van beide talen levert een onbetwistbaar voordeel op. Veel concepten worden gedeeld en de overgang van het ene naar het andere concept verloopt natuurlijk zodra je er vertrouwen in hebt.

Noch VHDL noch Verilog “wint” deze strijd. Beide hebben hun nut en het beheersen ervan levert een concurrentievoordeel op in de wereld van digitale hardware. Welke weg u ook kiest, zorg ervoor dat u zich verdiept in circuitlogica, simulatie en de synthese van digitale systemen. Dat is wat er echt toe doet.