Verilog是一种硬件描述语言,用于设计和描述数字电路和系统。在数字电路和系统的开发中,Verilog常用于设计和模拟电路,并通过编译器将其转化为对应的逻辑门级网表表示,供后续的验证、综合、布局和布线使用。
综合是将高级语言(如Verilog或VHDL)表示的电路转化为逻辑门级网表的过程。在综合的过程中,编译器会将高级语言描述的电路转化为组合逻辑和时序逻辑的真值表达式,然后应用技术映射算法(包括逻辑门选型、交叉点选择和布线路由等)将真值表达式转换为逻辑门级网表。
综合的目的是使高级语言所描述的电路具备最适合实际硬件实现的结构(如面积、时序、功耗等),这样才能满足设计要求,同时也能提高设计的可靠性和可维护性。
综合的流程通常分为如下几个步骤:
1. 读取Verilog文件并进行词法语法分析。编译器将递归分析输入Verilog文件的每个层次,并识别电路模块、端口、信号和赋值语句等信息。
2. 建立模块层次结构。编译器将输入的单个模块划分为子模块,并将其连接起来形成完整的电路层次结构。
3. 生成中间表示。编译器将Verilog描述的电路转换为逻辑门或寄存器等硬件表示的形式,即RTL(Register Transfer Level)。
4. 优化。在RTL级别,编译器对电路进行逻辑以及物理优化,以提高电路的速度和面积效率。
5. 映射与布局。编译器根据优化后的RTL电路,将其映射到特定的设备库中的逻辑门,完成布局、布线和时序等流程,得到最终的门级电路。
综合在数字电路设计流程中具有重要的作用。其主要作用在于:
1. 可以将电路描述语言转换为逻辑门级网表,实现设计与实现的分离。
2. 对于大规模电路,手动设计逻辑门级网表显然是不可行的,使用综合工具可以帮助我们高效快速地完成电路设计。
3. 综合工具可以对电路进行优化,从而实现尽可能小的硬件面积和时序延迟,并提高电路的性能。
4. 综合工具还可以提供重要的分析功能,例如生成栅延迟值、时序、功耗等报告,以帮助设计人员优化电路性能。