زبان توصيف سختافزار VHDL
زبان VHDL سر نام Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language از جمله HDLهاي پرطرفداري است كه امروزه در طراحي تراشههاي با كاربرد خاص و تراشه FPGA به كار گرفته ميشود.
اين زبان در ابتدا به سفارش وزارت دفاع آمريكا جهت مستندسازي اطلاعات مدارات ديجيتال و تراشههاي به كار گرفته شده در ادوات نظامي، طراحي شد. اطلاعات بسيار زياد و پيچيده مدارات ديجيتال به كار گرفته شده در ادوات نظامي، مانع از توسعه سريع آنها ميشد و اطلاعات طراحي را فقط براي طراح قابل خواندن و پيگيري ميساخت به طوري كه توسعه همان طرح توسط شخصديگر دشوار بود، به همين خاطر در سال 1980 زباني طراحي شد كه توصيف يك مدار در سطوح مختلف انتزاع در آن ميسر باشد. پس از آن ابزارهايي جهت شبيهسازي مدارات طراحي شده با اين زبان ايجاد شد، سپس ابزارهاي كامپيوتري جهت سنتز كردن كدهاي VHDL عرضه شدند كه به كمك اين ابزار، توصيف سختافزاري يك مدار را ميتوان به راحتي به معادل فيزيكي آن جهت پياده سازي و ساخت مرتبط كرد.
در طراحي زبان توصيف سختافزاري VHDL از مفاهيم زبان برنامهنويسي Ada بهره برده شده به همين خاطر اين زبان در syntax بسيار مشابه Ada ميباشد. اين زبان به گونهاي طراحي شده كه مسائل همزماني و موازيسازي سختافزار را به خوبي پوشش دهد.
در سال 1983 دوشركت بزرگ IBM و Texas Instrument به همراه شركت Intermetrics قراردادي را جهت توسعه اين زبان براي كاربردهاي طراحي مدارات ديجيتال امضا كردند و چهار سال بعد اين زبان به توسط IEEE استاندارد سازي شد پس از آن وزارت دفاع آمريكا شركتهاي تابع خود را مقيد ساخت تا تمامي مدارات ديجيتال خود را به اين زبان توصيف كنند.
جگنده F-22 يكي از اولين پروژههايي بود كه تمامي مدارات و مستندات الكترونيكي آن به زبان VHDL نگاشته شده بود، موفقيت اين پروژه موجب شد تا زبان VHDL بيش از پيش توسعه يافته و مورد استفاده قرار گيرد.
در سال 1993 استاندارد IEEE-1076 ويرايش شد و در آن تمهيداتي جهت پوشش دادن به سيگنالهايي كه در آن واحد چند مقدار به آنها داده ميشود، انديشيده شد. در سال 1996 ابزارهاي شبيه سازي و سنتز مدارات ديجيتال توصيف شده توسط VHDL به صورت تجاري عرضه شدند تا مراحل طراحي تا پيادهسازي كامپيوتري يك سختافزار به كمك VHDL تكميل شود.
در سال 2006 كميته فني VHDL مستقر در كنسرسيوم Accellera كه توسط IEEE جهت به روزرساني استاندارد VHDL ايجاد شده است، نسخه سوم از پيش نويس استاندارد VHDL-2006 را ارائه كرد.
يك نمونه از برنامه VHDL كه به توصيف يك گيت AND ساده بدون ملاحظات زماني پرداخته است در زير آورده شده است :
-- import std_logic from the IEEE library
library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;
-- this is the entity
entity name_of_entity is
port (
IN1 : in std_logic;
IN2 : in std_logic;
OUT1: out std_logic);
end entity name_of_entity;
-- here comes the architecture
architecture name_of_architecture of name_of_entity is
-- Internal signals and components would be defined here
begin
OUT1 <= IN1 and IN2;
end architecture name_of_architecture;