VHDL प्रोग्रामिंग के साथ शुरुआत करें: डिज़ाइन योर ओन हार्डवेयर

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वीएचडीएल एक हार्डवेयर विवरण भाषा (एचडीएल) है। एक एचडीएल एक प्रोग्रामिंग भाषा की तरह दिखता है, लेकिन इसका एक अलग उद्देश्य है। सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन करने के लिए उपयोग किए जाने के बजाय, एक HDL का उपयोग कंप्यूटर चिप को परिभाषित करने के लिए किया जाता है। VHDL का उपयोग किसी भी प्रकार की सर्किट्री का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है और इसका उपयोग प्रोसेसर, सीपीयू, मदर बोर्ड, FPGAs, ASIC और कई अन्य प्रकार के डिजिटल सर्किट के डिजाइन, सिमुलेशन और परीक्षण में किया जाता है।.

VHDL इतिहास

VHDL नाम एक नेस्टेड ब्रीफ है। यह वीएचएसआईसी हार्डवेयर विवरण भाषा के लिए है। वीएचएसआईसी बहुत उच्च गति एकीकृत सर्किट के लिए है। एक तेज प्रोसेसर का विवरण होने के अलावा, यह 1980 के दशक में एक अमेरिकी शासन कार्यक्रम का नाम था जिसका मिशन बहुत उच्च गति एकीकृत सर्किट (फास्ट कंप्यूटर चिप्स) के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास था।.

सामग्री विज्ञान, एल्गोरिदम, चिप डिजाइन, लिथोग्राफी और एक दर्जन अन्य संबंधित क्षेत्रों में प्रमुख प्रगति के साथ, वीएचएसआईसी ने एचएचडीएल का विकास किया.

भाषा के लिए पहला आधिकारिक मानक 1987 में IEEE से आया था, और IEEE 1076 के रूप में जाना जाता है। तब से कई संस्करण हुए हैं, 2008 में नवीनतम आ रहे हैं। 1076 में निर्दिष्ट “कोर” भाषा के अलावा, वहाँ एक हैं अन्य स्पेक्स में कोडित एक्सटेंशन की संख्या:

  • IEEE 1076.1 VHDL एनालॉग और मिक्स्ड-सिग्नल (VHDL-AMS)
  • IEEE 1076.1.1 VHDL-AMS मानक पैकेज (stdpkgs)
  • IEEE 1076.2 VHDL गणित पैकेज
  • IEEE 1076.3 VHDL संश्लेषण पैकेज (vhdlsynth)
  • आईईईई 1076.3 वीएचडीएल संश्लेषण पैकेज – फ्लोटिंग पॉइंट (एफएफडीएल)
  • IEEE 1076.4 टाइमिंग (VHDL पहल ASIC लाइब्रेरीज़: महत्वपूर्ण)
  • IEEE 1076.6 VHDL सिंथेसिस इंटरऑपरेबिलिटी
  • IEEE 1164 VHDL मल्टीवल्यू लॉजिक (std_logic_1164) पैकेज

VHDL डिजाइन और सिंटेक्स

VHDL Ada पर आधारित था, और इसे वाक्य रचना और अवधारणाओं दोनों में बड़े पैमाने पर उधार लिया गया था। यह तब बहु-मूल्यवान तर्क, भौतिक समानता और बूलियन ऑपरेटरों के एक विस्तारित सेट जैसी हार्डवेयर-विशिष्ट अवधारणाओं के साथ पूरक था। VHDL आरोही और अवरोही क्रम दोनों में सरणियों को भी अनुक्रमित कर सकता है, जबकि Ada (और साथ ही अन्य प्रोग्रामिंग भाषाएं) आरोही क्रम में केवल सूचकांक.

अधिकांश प्रोग्रामिंग भाषाएं, दिल से, प्रक्रियात्मक हैं – कंप्यूटर अनुक्रम में एक के बाद एक कमांड निष्पादित करता है। VHDL अलग है। यह एक हार्डवेयर भाषा है जो एक (वास्तविक या नकली) भौतिक संरचना का वर्णन करती है। वह संरचना बड़ी संख्या में मॉड्यूल से बना है, और प्रत्येक मॉड्यूल हर दूसरे मॉड्यूल की तरह ही काम करता है.

इसलिए, प्रत्येक मॉड्यूल के भीतर निर्देशों का एक प्रक्रियात्मक प्रवाह होता है जो कुछ हद तक एक छोटे, स्व-निहित सॉफ्टवेयर प्रोग्राम की तरह दिखता है – चर, नियंत्रण प्रवाह, सशर्त, लूप के साथ। प्रत्येक मॉड्यूल में एक या अधिक आउटपुट के साथ एक या एक से अधिक इनपुट होते हैं। इनपुट को एक संरचना के भीतर निर्दिष्ट किया जाता है जिसे एक इकाई कहा जाता है, और स्व-निहित तर्क एक वास्तुकला में परिभाषित किया गया है.

एक “और गेट” के विचार पर विचार करें जहां हमारे पास दो इनपुट और एक आउटपुट है। यदि दोनों इनपुट “चालू” (सत्य, 1) हैं, तो आउटपुट “चालू” है; अन्यथा, आउटपुट “बंद” है। इसलिए VHDL का उपयोग करते हुए, हम दो इनपुट और एक आउटपुट को परिभाषित करेंगे। उन इनपुट और आउटपुट के स्वीकृत मूल्यों को एक std_logic मॉड्यूल में परिभाषित किया जाएगा, जो एक नियमित प्रोग्रामिंग भाषा में लाइब्रेरी की तरह आयात किया जाता है। आर्किटेक्चर तब हमारे “और गेट” के आंतरिक कामकाज को परिभाषित करेगा ताकि यह काम करे जैसा कि हमने अभी चर्चा की है.

Std_logic मॉड्यूल एक दिलचस्प हार्डवेयर विशिष्ट प्रकार का मान है। यह प्रोग्रामिंग भाषाओं में मौजूद BOOLEAN मूल्य के समान है (एक बिट: सच या गलत), लेकिन इसमें मूल्यों की एक सीमा हो सकती है, क्योंकि यह एक भौतिक प्रणाली में एक वास्तविक विद्युत आवेग का प्रतिनिधित्व करता है:

  • यू: असिंचित। यह संकेत अभी तक सेट नहीं किया गया है.
  • X: अज्ञात। इस मूल्य / परिणाम को निर्धारित करना असंभव है.
  • ०: तर्क ०
  • 1: तर्क 1
  • Z: उच्च प्रतिबाधा
  • W: कमजोर संकेत, यह नहीं बता सकता है कि यह 0 या 1 होना चाहिए.
  • एल: कमजोर संकेत जो संभवतः 0 पर जाना चाहिए
  • H: कमजोर संकेत जो संभवतः 1 पर जाना चाहिए
  • -: परवाह नहीं है.

यह है, लघु में, कैसे एक पूर्ण VHDL डिजाइन बनाया गया है। विभिन्न प्रकार के कार्य करने में सक्षम कम्प्यूटेशनल मशीनों के निर्माण के लिए I / O गतिविधि के काफी सरल, तार्किक रूप से स्व-निहित मॉड्यूल बनाए गए हैं और एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। एक VHDL डिज़ाइन पूरी तरह से काम करने वाले सामान्य-उद्देश्य वाले कंप्यूटर का वर्णन कर सकता है, या यह बिटकॉइन माइनिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले जानवर-बल प्रूफ-ऑफ-वर्क जैसे एकल एल्गोरिदम को सांकेतिक रूप से बदल सकता है।.

यह महसूस करना महत्वपूर्ण है कि VHDL डिज़ाइन एक प्रोग्राम नहीं है – यह चलाया या निष्पादित नहीं है। एक खाका की तरह, यह एक वास्तुकला को परिभाषित करता है। एक डिज़ाइन पूरा हो जाने के बाद, इसे आमतौर पर सॉफ़्टवेयर टेस्टबेंच में परीक्षण के लिए सिम्युलेटेड किया जाता है, और फिर संश्लेषित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि यह एक भौतिक डिज़ाइन में अनुवादित है जिसे वास्तविक चिप या सर्किट बोर्ड पर लागू किया जा सकता है.

VHDL सीखने के लिए संसाधन

VHDL सीखने के लिए बहुत सारे संसाधन हैं। हमने सबसे अच्छे में से कुछ को एक साथ रखा है.

ऑनलाइन संसाधन

  • VHDL प्राइमर: पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय से VHDL पर एक ट्यूटोरियल.
  • वीएचडीएल पर वीएचडीएल: वीएचडीएल का विकिपीडिया का कवरेज आश्चर्यजनक रूप से गहराई और स्पष्ट है, जो संपूर्ण रूप से भाषा को एक महान परिचय प्रदान करता है।.
  • VHDL रसोई की किताब: एक नि: शुल्क, ऑनलाइन पुस्तक, कॉलेज पाठ्यक्रम की पाठ्यपुस्तक की लंबाई और प्रारूप.
  • वीएचडीएल ट्यूटोरियल: उदाहरण के द्वारा जानें: यह आदरणीय ट्यूटोरियल देखने में कुछ भी अच्छा नहीं है, लेकिन जानकारी बढ़िया और बहुत व्यवस्थित है.
  • वीएचडीएल भाषा गाइड: यह एक पीडीएफ है जो बहुत आसान नेविगेशन के लिए इन-डॉक्यूमेंट लिंक के साथ अपार विस्तार (400 पेज) में भाषा को कवर करता है। यह एक बहुत अच्छा संदर्भ है.
  • VHDL के लिए डिजाइनर गाइड: संसाधनों, ट्यूटोरियल और लिंक का एक संग्रह। वीडियो और एक ऑनलाइन प्रमाणन पाठ्यक्रम शामिल है.
  • प्रोग्रामेबल लॉजिक / वीएचडीएल मॉड्यूल संरचना
  • VHDL मूल बातें – ऑनलाइन पाठ्यक्रम
  • VHDL पुस्तिका
  • VHDL स्टार्टर्स गाइड

पुस्तकें

ये सभी पुस्तकें VHDL पर केंद्रित हैं:

  • डिज़ाइनर की गाइड टू वीएचडीएल, तीसरा संस्करण
  • सर्किट डिजाइन और VHDL के साथ सिमुलेशन
  • VHDl उदाहरण के द्वारा
  • VHDL: प्रोग्रामिंग के लिए मूल बातें
  • इंजीनियर्स के लिए VHDL
  • VHDL उदाहरण के लिए: डिजिटल डिजाइन की बुनियादी बातों
  • VHDL के साथ सर्किट डिजाइन
  • VHDL का उपयोग कर डिजिटल डिज़ाइन: एक सिस्टम दृष्टिकोण

VHDL & वेरिलोग बुक्स

वीएचडीएल की मुख्य “प्रतियोगिता” वेरिलॉग है। दोनों भाषाओं का उपयोग हार्डवेयर डिज़ाइन के लिए किया जाता है, इसलिए ऐसी कई पुस्तकें हैं जो अंतर्निहित डिज़ाइन और इंजीनियरिंग अवधारणाओं पर ध्यान केंद्रित करती हैं और VHDL और Verilog दोनों का उपयोग करती हैं.

  • आरटीएल डिज़ाइन, वीएचडीएल और वेरिलॉग के साथ डिजिटल डिज़ाइन
  • Hdl चिप डिजाइन: डिजाइनिंग, सिंथेसाइजिंग के लिए एक व्यावहारिक गाइड & Asics का अनुकरण & Vpl या Verilog का उपयोग करके Fpgas
  • FPGAs के लिए डिज़ाइन रेसिपी, दूसरा संस्करण: वेरिलॉग और VHDL का उपयोग करना
  • एचडीएल प्रोग्रामिंग फंडामेंटल्स: वीएचडीएल और वेरिलोग

अन्य महत्वपूर्ण VHDL लिंक

कार्यान्वयन और सिमुलेटर

  • मुक्त / खुला स्रोत
    • GHDL
    • NVC
    • मुफ्त एचडीएल परियोजना
  • वाणिज्यिक / मालिकाना
    • वीएचडीएल सिमिलि
    • सक्रिय-एचडीएल
    • गुप्त उद्यम सिम्युलेटर
    • ModelSim

उपकरण

  • ईडीए यूटिल्स: वीएचडीएल, साथ ही वेरिलोग और अन्य एचडीएल के साथ काम करने के लिए उपयोगिताओं का एक बड़ा संग्रह.
  • EDA खेल का मैदान: VHDL डिजाइनों के परीक्षण के लिए एक ऑनलाइन सैंडबॉक्स.
  • संपादक संकुल
    • Emacs VHDL मोड
    • VHDL vim के लिए प्लगइन
    • उदात्त पाठ के लिए VHDL पैकेज
    • एटम के लिए वीएचडीएल
    • नोटपैड के लिए वीएचडीएल++

आप भी जानिए…

VHDL दो प्रमुख हार्डवेयर विवरण भाषाओं में से एक है। दूसरा वेरिलॉग है। अधिकांश हार्डवेयर डिजाइनर दोनों से परिचित हैं, साथ ही साथ निम्न स्तर की ऑपरेटिंग सिस्टम लैंग्वेज भी हैं जैसे कि C C++.

Jeffrey Wilson Administrator
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