Ngôn Ngữ VHDL Là Gì? Sự Khác Biệt Giữa VHDL Và C,C++ Là Gì ?

Sau khi tổng hợp thắc mắc của các bạn, SEMICON nhận thấy đa số các bạn vẫn chưa hình dung được ngôn ngữ VHDL nên các bạn nào đang vướng mắc nên tìm đọc bài viết này để hiểu rõ hơn.

1.Ngôn ngữ VHDL là gì?

VHDL là một ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) được sử dụng để mô tả một hệ thống thiết kế logic. Được dùng trong thiết kế CPLD hoặc FPGA, phần mềm sẽ nạp chương trình vào CPLD hoặc FPGA để có được một hệ thống logic mà chúng ta đã thiết kế.

VHDL viết tắt của VHSIC Hardware Description Language. VHSIC là viết tắt của Very High Speed Integrated Circuit. VHDL là ngôn ngữ mô tả phần cứng được phát triển dùng cho chương trình VHSIC (Very High Speed Intergrated Circuit) của bộ quốc phòng Mỹ.

Hầu hết câu lệnh trong VHDL xảy ra đồng thời (song song với nhau), chứ không phải là xảy ra tuần tự như C, C++.... Điều này là một khó khăn cho những người bắt đầu lập trình VHDL. Tuy nhiên, khi đã quen với cách lập trình của ngôn ngữ mô tả phần cứng, điều này sẽ rất dễ dàng. Nên các bạn cứ yên tâm.

 

Trước khi VHDL ra đời, có nhiều ngôn ngữ mô tả phần cứng được sử dụng nhưng không có một tiêu chuẩn thống nhất. Vì các ngôn ngữ mô phỏng phần cứng đó được các nhà cung cấp thiết bị phát triển, nên mang các đặc trưng gắn với các thiết bị của nhà cung cấp đó và thuộc sở hữu của nhà cung cấp.

Trong khi đó, VHDL được phát triển như một ngôn ngữ độc lập không gắn với bất kỳ một phương pháp thiết kế, bộ mô phỏng hay công nghệ phần cứng nào. Người thiết kế có thể tự do lựa chọn công nghệ, phương pháp thiết kế trong khi vẫn sử dụng một ngôn ngữ duy nhất.

VHDL có một số ưu điểm hơn hẳn các ngôn ngữ mô tả phần cứng khác là:

– Tính công cộng: VHDL được phát triển dưới sự bảo trợ của chính phủ Mỹ và hiện nay là một tiêu chuẩn của IEEE, VHDL không thuộc sở hữu của bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào. Do đó VHDL được hỗ trợ của nhiều nhà sản xuất thiết bị cũng như nhiều nhà cung cấp công cụ thiết kế mô phỏng hệ thống. Ðây là một ưu điểm nổi bật của VHDL, giúp VHDL trở nên ngày càng phổ biến.

– Khả năng hỗ trợ nhiều công nghệ và phương pháp thiết kế: VHDL cho phép thiết kế bằng nhiều phương pháp như phương pháp thiết kế từ trên xuống, hay từ dưới lên dựa vào các thư viện có sẵn. Như vậy VHDL có thể phục vụ tốt cho nhiều mục đích thiết kế khác nhau, từ việc thiết kế các phần tử phổ biến đến việc thiết kế các IC ứng dụng đặc biệt (Application Specified IC).

– Ðộc lập với công nghệ: VHDL hoàn toàn độc lập với công nghệ chế tạo phần cứng. Một mô tả hệ thống dùng VHDL thiết kế ở mức cổng có thể được chuyển thành các bản tổng hợp mạch khác nhau tuỳ thuộc vào công nghệ chế tạo phần cứng nào được sử dụng (dùng CMOS, nMOS, hay GaAs). Ðây cũng là một ưu điểm quan trọng của VHDL nó cho phép người thiết kế không cần quan tâm đến công nghệ phần cứng khi thiết kế hệ thống, như thế khi có một công nghệ chế tạo phần cứng mới ra đời nó có thể được áp dụng ngay cho các hệ thống đã thiết kế.

– Khả năng mô tả mở rộng: VHDL cho phép mô tả hoạt động của phần cứng từ mức hệ thống số (hộp đen) cho đến mức cổng. VHDL có khả năng mô tả hoạt động của hệ thống trên nhiều mức nhưng chỉ sử dụng một cú pháp chặt chẽ thống nhất cho mọi mức. Như thế ta có thể mô phỏng một bản thiết kế bao gồm cả các hệ con được mô tả ở mức cao và các hệ con được mô tả chi tiết.

– Khả năng trao đổi kết quả: Vì VHDL là một tiêu chuẩn được chấp nhận, nên một mô hình VHDL có thể chạy trên mọi bộ mô phỏng đáp ứng được tiêu chuẩn VHDL và các kết quả mô tả hệ thống có thể được trao đổi giữa các nhà thiết kế sử dụng công cụ thiết kế khác nhau nhưng cùng tuân theo chuẩn VHDL. Hơn nữa, một nhóm thiết kế có thể trao đổi mô tả mức cao của các hệ thống con trong một hệ thống; trong khi các hệ con đó được thiết kế độc lập

– Khả năng hỗ trợ thiết kế mức lớn và khả năng sử dụng lại các thiết kế: VHDL được phát triển như một ngôn ngữ lập trình bậc cao, vì vậy nó có thể sử dụng để thiết kế một hệ thống lớn với sự tham gia của một nhóm nhiều người. Bên trong ngôn ngữ VHDL có nhiều tính năng hỗ trợ việc quản lý, thử nghiệm và chia sẻ thiết kế. VHDL cũng cho phép dùng lại các phần đã có sẵn.

 

2.VHDL có gì khác so với C,C++ ?

Khi bắt đầu học điện tử, bạn thấy băn khoăn giữa ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL, Verilog và C,C++. Vậy các ngôn ngữ này nó có gì khác biệt ?

Nếu chia rõ ràng thì sẽ là 2 loại ngôn ngữ riêng biệt: ngôn ngữ lập trình và ngôn ngữ mô tả phần cứng.

Ngôn ngữ lập trình phần mềm (programming language): C, C++, Java, Assembly…

Ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL – hardware description language): VHDL, Verilog…

 

Để phân biệt VHDL với C (C++) một cách dễ hiểu ta xem các ví dụ dưới:

– C là ngôn ngữ lập trình bậc trung (middle level language), kết hợp giữa ngôn ngữ lập trình bậc cao (Java, Python, Android) với ngôn ngữ lập trình bậc thấp (Assembly). C dùng để lập trình các phần mềm trên nền tảng phần cứng có sẵn (Intel Windows..). Ngược lại, VHDL là ngôn ngữ mô tả phần cứng. Mục đích của nó là để thiết kế các phần cứng như IC, vi điều khiển, các con chip trong máy tính…

 – Trong lập trình C, chúng ta chỉ chạy chương trình tuần tự từng lệnh một (sequential). Còn trong VHDL, các câu lệnh có thể chạy tuần tự (sequential) hoặc chạy đồng thời (concurrent).

 – Lập trình C thì chúng ta cần biết cú pháp cơ bản, sau đó sẽ viết chương trình dựa vào tính logic và thuật toán, chỉ vậy thôi (nghe có vẻ đơn giản..). Còn trong VHDL, ngoài logic, thuật toán, chúng ta còn phải có hiểu biết về mạch cứng, các mạch logic cơ bản điện tử số (AND, OR, NOR…).

 – Thêm một cái bổ sung nữa, đó là khi lập trình C thì phần cứng rất mạnh (toàn Intel Core-i RAM 16GB) thì lo gì về tài nguyên, sử dụng bộ nhớ máy. Nhưng khi lập trình VHDL thì lại cực kì quan tâm đến tài nguyên bộ nhớ. Các phần cứng có dung lượng nhỏ, và bị giới hạn nên cần lập trình phù hợp.

Nguồn: Tổng hợp 

 Bạn Có Đam Mê Với Vi Mạch hay Nhúng      -     Bạn Muốn Trau Dồi Thêm Kĩ Năng

Mong Muốn Có Thêm Cơ Hội Trong Công Việc

    Và Trở Thành Một Người Có Giá Trị Hơn

Bạn Chưa Biết Phương Thức Nào Nhanh Chóng Để Đạt Được ChúngHãy Để Chúng Tôi Hỗ Trợ Cho Bạn. SEMICON   

Hotline: 0972.800.931 - 0938.838.404 (Mr Long)