1. Einleitung - FG Mikroelektronik, TU Berlin

Kapitel 4 Entwurf digitaler Schaltungen
4.3 VHDL
VHDL (VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language)
ist eine Hardwarebeschreibungssprache und ist weltweit akzeptierter Standard zur
Dokumentation, funktionalen Simulation und zum Datenaustausch beim Entwurf digitaler
Systeme [Lehm94] [Nava98]. Mittlerweile findet die Sprache in vielen Entwicklungsabteilungen
Verwendung; kaum ein Unternehmen wird sich dem Einsatz von VHDL beim
Entwurf digitaler Hardware entziehen können. Das Einsatzgebiet von VHDL wurde im
Laufe der Zeit in Richtung Synthese erweitert. Damit wurden neue, produktivere Wege in
der Elektronikentwicklung eröffnet.
Bei VHDL handelt es sich um eine sehr mächtige Sprache, die erst nach längerem
praktischen Einsatz richtig beherrscht wird. In den letzten Jahren wurde versucht, durch
Einführung sogenannter „Front-End-Tools“ den Entwickler vom Erlernen und vollen
Verständnis der Sprache zu entlasten. Ein Vertreter dieser Werkzeuge ist „Visual HDL“
der Firma Summit, welchen wir beim Entwurf des SPINN-Prozessors am Institut
Mikroelektronik der TU-Berlin zur Hilfe herangezogen haben. Dieses Tool generiert aus
einer graphisch definierten Verhaltensbeschreibung per Knopfdruck VHDL-Code, der oft
als „synthesegerecht“ bezeichnet wird. Dadurch gestaltet sich der Entwurfsablauf für viele
Anwendungsfälle produktiver, denn ein Automatengraph oder ein State-Chart ist nun
einmal anschaulicher und leichter zu überschauen als ein seitenlange IF..THEN..ELSE-
und CASE-Anweisungen.
Die Abhängigkeit des Syntheseergebnisses vom VHDL-Code stellt hohe Ansprüche an
diese Werkzeuge. Da Front-End- und Synthesetools in der Regel jedoch von verschiedenen
Herstellern angeboten werden, ist der erzeugte VHDL-Code für die anschließende
Synthese oft wenig optimiert bzw. teilweise sogar ungeeignet. Es bedarf also eine
Überprüfung und gegebenenfalls eine Änderung am Quellcode. VHDL nur als
Datenformataustausch ohne Verständnis der Syntax und Semantik eingesetzt, kann leicht
zu unbefriedigenden oder gar schlechten Ergebnissen.
4.4 Entwicklungsablauf beim Prozessor SPINN
Bei dem heutigen Stand der Technologie und der Komplexität der Schaltkreise ist es
unmöglich, einen Schaltungsentwurf ohne CAD-Tools durchzuführen (Computer Aided
Design). Zwar ist die Verwendung der CAD-Tools mit hohen Kosten verbunden, doch
deren Benutzung ermöglicht den Designern in kürzeren Zeiten eine Schaltung zu entwerfen
und ihre Funktionalität zu überprüfen.
SPINN-Chip: NTC/TNC-Modul 35