硬件描述语言与软件编程语言有什么本质的区别?

来源：千锋教育

发布人：xqq

时间： 2023-10-13 18:00:08

一、硬件描述语言与软件编程语言的本质的区别

用途不一样。VHDL等硬件描述语言主要用于CPLD、FPGA的大规模可编程逻辑器件；而C语言等高级编程语言主要用于计算机等方面。做单片机方面，汇编语言是必学的，虽然单片机编程所用的大部分是C语言。VhdL语言是针对FPGA和CPLD的硬件描述语言，两者没多大共同点，是针对两个不同领域的语言。

首先说VHDL：它是描述电路的计算机工具，早期的CPLD等器件是基于与-或阵列的，更容易说明这点，VHDL是描述电路行为的，当下载到器件后，它就是具体的电路，这个电路全由与-或阵列组成。后期的FPGA也一样，只是它是基于查找表的。再说C语言：我们可以认为它是用于控制特定电路的工作。我们都知道可以C编程的控制器都有程序存储器，它里面就存放了C编译后的二进制代码。而VHDL里下载后根本就不需要这个存放程序的地方。

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二、Verilog的抽象层次

Verilog的抽象层次是指，要实现一个功能，我们可以怎么用怎样的Verilog语言去描述他。Verilog一共有五种抽象层次，分别是：系统级、算法级、寄存器级、门级、开关级，其中系统级和算法级又称作是行为级，寄存器级又称为数据流级，门级和开关级又称作是结构级。

行为级是通过模块之间的数据流描述系统实现，并不关心具体的硬件层次。这一层次抽象层次较高，描述也最灵活。这一层次和C语言时类似的，语法逻辑上十分相似。

数据流级是通过通过描述模块内部或者模块之间，数据在寄存器间的流动和数据处理。数据流级抽象层次较低，一般数据流级描述可以进行逻辑综合。和C语言不同，数据流级描述涉及到具体的线路连接（如线网驱动和寄存器驱动）。

结构级是用具体的逻辑门（如与、或、非门等）和具体的开关器件实现模块功能。这一抽象层次级别最低，灵活性也较差。但是，同一个逻辑表达式表达的功能，用不同的电路结构去实现，最终的电路面积功耗速度稳定性等性能参数是完全不同的。这一层次上考虑的问题，C语言是完全不会考虑的。

总言之，Verilog有着比C语言更加丰富的抽象层次，这使得进行代码优化时，Verilog不仅可以像C语言一样，从算法逻辑上进行优化，灵活性高，还可以从电路设计实现的角度进行优化，更大程度上提高电路性能。

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