VHDL是VHSIC硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)的缩写,由美国国防部研究计划局于1981年发布。VHDL是一种硬件描述语言,通过与Verilog HDL一样的方式可以描述数字电路,由于其多样化和可拓展性,目前被广泛应用在数字电路的设计、仿真、综合和验证等领域。VHDL模型是用VHDL语言编写的数字电路描述文件,用来描述数字电路中的各个功能模块、输入/输出端口、信号连接等元素。
VHDL模型的语言结构主要由实体(entity)、架构(architecture)、过程(process)、行为描述(behavioral description)、数据流描述(data flow description)等元素组成。其中实体描述了数字电路中的各个元件,如输入输出端口、寄存器、ALU等,架构则描述了实体之内的具体行为和其与其他实体之间的相互作用。过程是VHDL语言中用于描述行为的核心元素,它可以定义逻辑、控制和状态机等。行为描述和数据流描述则可以帮助用户更加清晰、合理地描述数字电路中各个信号线的逻辑关系和数据流动。
VHDL模型被广泛应用在数字电路设计的各个阶段,如前期的数字电路设计(包括逻辑设计、电路设计、电路优化等)、中期的数字电路仿真(包括行为仿真、时序仿真等)和后期的数字电路验证(包括综合、布局布线、时序分析等)。此外,用VHDL模型编写的数字电路描述文件还可以被直接综合成物理电路,常见的EDA软件如Xilinx ISE和Quartus II等都支持从VHDL模型转换为物理电路。
VHDL模型具有非常高的描述能力和灵活性,可以方便地表达各种复杂的数字电路结构和算法,并且具有多样化的实现方式,可以通过不同的综合器实现。此外,用VHDL模型描述的数字电路可以快速、准确地仿真,在设计过程中能够及时发现可能出现的问题,提高设计效率和设计质量。但是,对于初学者来说,学习VHDL模型需要一定的时间和经验积累,编写、调试和修改其描述文件都需要较强的逻辑思维和计算机语言知识。