VHDL行为描述语句详解：结构与实例

VHDL（VHSIC Hardware Description Language，复杂可编程门阵列硬件描述语言）是一种广泛用于描述数字系统行为的高级硬件描述语言。在功能描述语句的实例中，我们观察到VHDL架构（Architecture）的使用，这是设计实体（Entity）行为的核心部分。在给出的【例1-4】中，着重展示了VHDL的基本组成部分和语法。 **1. VHDL程序结构** - **实体（Entity）**：实体定义了设计的输入端口（如PORT(a, b: IN BIT; s: IN BIT; y: OUT BIT)）和输出端口，它是VHDL设计的基本单元。例如，`ENTITY mux21a`定义了一个多路选择器，接受两个输入（a和b），一个选择信号（s）以及一个输出（y）。 - **架构（Architecture）**：实体的实现细节在架构中描述，包括过程（Process）、变量（Variable）、信号（Signal）和数据流控制（如IF-ELIF-ELSE结构）。例如，`ARCHITECTURE behav OF and2`中，有一个处理过程，它根据输入信号`al`和`a0`赋值给变量`zdf`，并根据`zdf`的状态更新输出`z0`。 **2. VHDL语言要素** - **变量和信号**：VHDL允许使用`VARIABLE`声明变量（如`zdf`）和`SIGNAL`声明信号（如`s`、`a`、`b`等）。变量是局部存储，而信号则是设计中的共享数据。 - **行为描述**：VHDL强调行为描述，通过过程来模拟硬件组件的时序逻辑。例如，`TRANSPORT`关键字用于指定信号变化的时机，如`z0<=TRANSPORT zdf AFTER trise`表示信号在特定时间后传输。 - **仿真与逻辑综合**：VHDL的丰富仿真语句和库函数支持早期设计验证。设计完成后，可以利用EDA工具（Electronic Design Automation）进行逻辑综合，将VHDL转化为网表文件，便于实际硬件实现。 - **独立性和可扩展性**：VHDL的设计描述具有一定的独立性，可以通过修改类属描述语句改变设计规模和结构，支持模块化设计和复用。 **3. VHDL的基本描述语句** - **结构描述**：如实体定义、架构定义、过程流程控制等，这些描述语句构成了VHDL程序的基本结构。 - **行为描述**：通过IF-ELIF-ELSE语句实现条件控制，如例3中的多路选择器根据`s`信号的不同值选择a或b作为输出。 总结来说，这章节主要讲解了VHDL语言的基本结构和要素，通过实例演示了如何使用VHDL描述一个多路选择器的逻辑功能。学习者将理解如何在VHDL中声明输入/输出端口、创建信号和变量，以及如何利用行为描述语句来编写硬件组件的时序逻辑。掌握这些基础知识是进行更复杂VHDL设计的关键。