الدرس الأول : مقدمة عن لغة توصيف العتاد الصلب VHDL

تاريخها والأسباب التي دعت لظهورها :

بفرض أني أريد الحصول على برنامج يعيد ناتج AND المنطقية لرقمين مدخلين ،يمكنني تحقيق ذلك بلغة ال C ببساطة كالتالي :

نستطيع من خلال هذا البرنامج الحصول على المطلوب ولكن ماذا لو أردت بناء دارة إلكترونية تقوم بهذه المهمة ؟

يمكن بناء دارة منطقية ببساطة بوابةAND بسهولة باستخدام 3 ترانزستورات من نوع CMOS-N و 3 ترانزستورات من نوع CMOS-P

ولكن صحة التنفيذ الفيزيائي تثبتها التجربة وعند فشلها في تحقيق المطلوب علينا إعادة التصميم وإعادة وإعادة التجربة ،الأمر ممكن وغالباً سننجح من المرة الأولى في بناء دارة AND,OR وغيرها من البوابات المنطقية الأساسية وذلك من خلال الاعتماد على جدول الحقيقة Truth Table .

تزداد الأمور صعوبة كلما زاد تعقيد الدارة ليجعل فكرة البناء ثم الاختبار طريقة مكلفة مادياً وزمنياً ،وإذاً لابد من وجود آلية تسمح بفحص واختبار التصميم قبل التنفيذ وهذا ما يسمى بالمحاكاة .

فمثلاً دارة المعالج Z80 والذي ظهر في أواخر السبعينات يتكون من حوالي 8500 ترانزستور ،ممايضع عمليات التوصيف والبناء والتحقق أمام تحديات كبيرة .

من هذه الحاجة ظهرت بدايات لغات توصيف العتاد الصلب Hardware Description Language عام 1977 بلغة Instruction Set Processor والتي تزامنت مع الوصول الدارات الرقمية إلىVery-Large-Scale Integration والتي يصل فيها عدد الترانزستورات إلى بليون ترانزستور على الشريحة . اقتصرت مهمة ISP على الربط الدخل مع الخرج أي محاكاة التصميم فقط .

مع ظهور المتكاملة عالية السرعة Very High Speed Integrated Circuits عملت وزارة الدفاع الأمريكية على أيجاد لغة تستطيع توثيق وتوصيف الدارات المتكاملة لديها ونجحوا بوضع لغة توصيف العتاد الصلب لخدمة VHSIC اسموها VHDLوهي اختصار لVHSIC وHDL اختصار ل Hardware Description Language .

وكذلك الأمر ظهرت لغات لتوصيف العتاد الصلب هي Verilog .

سمحت لغات توصيف الصلب بتوصيف الدارات الرقمية بمختلف أنواعها بأسلوب سهل وسلس وبلغة عالية المستوىومحاكاة التصميم وتحويل الكود المكتوب إلى الكيان صلب مطابق للتوصيف بالاستعانة بطرفيات حاسوبية محددة .

VHDL

تكتب بلغة عالية المستوى (الإنكليزية) وتسمح باستخدام مكاتب جاهزة واستخدام توصيفات سابقة – كأن اكتب توصيف لبوابة NAND واستخدمه في توصيف قالب من JK .

تتكون بنية اللغة من جزئين :الأول ويدعى entity وهو يصف المداخل والمخارج ،أما الثاني فهو البنية Architecture والتي توصف عمل الدارة وعلاقة الخرج بالدخل .

ويوجد العديد من البرامج التي تستخدم كمحررات ومترجمات وبيئات للمحاكاة اعتماداً على VHDL وتعتبر شركة Altera الأشهر في هذا المجال .

ماذا بعد الكود؟

يتم تنفيذ الدارات الرقمية بأحد الأساليب الثلاثة التالية :

  1. استخدام متحكمات وشرائح رقمية جاهزة

  2. استخدام الشرائح القابلة للبرمجة FPGA (نحن هنا)

  3. التصميم الكامل المخصص ASIC

#include<stdio.h>

int and (int,int);

main()

{

int a,b,c;

printf(“Enter tow binaries number,please”);

scanf(“%d\n”,a);

scanf(“%d\n”,b);

c=and(a,b);

printf(“a AND b =%d”,c);

}

int and (int a,int b )

{

if(a==1&&b==1)

c=1;

else

c=0;

returnc;

}

About زين العابدين

مهندس حواسيب - معهد IDA - جامعة Braunshweig التقنية.
هذا المنشور نشر في دروس تعليمية وكلماته الدلالية , . حفظ الرابط الثابت.

8 ردود على الدرس الأول : مقدمة عن لغة توصيف العتاد الصلب VHDL

  1. يقول basem ajjan:

    سنتابع اول بأول اتمنى عدم الانقطاع استاذ زين

  2. يقول basem ajjan:

    من المتابعين لك استاذ زين
    اتمنى عدم الانقطاع :)

  3. يقول علي منصور:

    شكرا حلو شغلك

  4. يقول Mohammed Salah:

    شكرا جزيلا على دؤوسك المفيده , لقد افادتنى كثيرا

  5. يقول adham Al-Mughalles:

    جزاك الله خير وجعل هذا في ميزان حسناتك لقد أفدتني

  6. يقول المهندس امجد:

    بارك الله فيك وانا من المتابعين

  7. يقول ilyass:

    جزاك الله خيرا

  8. يقول HAMZA:

    شكرا جدا استفدت من درسك ارجو ان ترسل الي بعض المراجع الخاصه بهدا الكورس عبر الايميل hamza.algedafi.92@gmail.com

أضف تعليقاً

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s