北京大学Verilog语言与仿真教程

"这是一份来自北京大学微电子学系SoC研究所的Verilog语言及仿真的教程，由于敦山教授提供，旨在帮助学习者理解和掌握Verilog HDL的使用和仿真过程。教程覆盖了Verilog的基础知识、应用、语言构成、结构与行为级描述、延时处理、测试bench的构建，以及Cadence Verilog仿真器的使用方法。此外，还提到了源库的使用、调试工具的运用和性能仿真的描述。参考书目包括多本关于Verilog和Synthesis的专业书籍，如 Cadence Verilog Language and Simulation 和 Verilog-XL Simulation with Synthesis。" 在深入学习Verilog语言时，首先会接触到Verilog的应用，它是一种广泛应用于数字系统设计的硬件描述语言（HDL），具有描述电路设计的先进性和多样性。Verilog主要用于集成电路设计，尤其是系统级芯片（SoC）的设计。其历史可以追溯到20世纪80年代，随着集成电路复杂度的增加，Verilog逐渐成为行业标准。 Verilog语言的构成元素包括模块（module）、数据类型（data types）、运算符（operators）、赋值语句（assignment statements）等。课程会讲解如何利用这些元素进行结构级描述，即描述电路的物理连接，以及行为级描述，即描述电路的功能行为。在结构级描述中，常使用实例化（instancing）来复用设计模块；在行为级描述中，可以使用顺序语句和并行语句来模拟电路的行为。 延时在Verilog中是个关键概念，它涉及到信号传播的时间，可以是确定的（例如，通过#delay）或不确定的（例如，通过always块中的事件驱动）。在仿真过程中，正确处理延时对于确保设计的准确性至关重要。 Verilog testbench用于验证设计的功能，通常包含激励生成（stimulus generation）和预期结果的比较。任务（task）和函数（function）则是控制和描述设计行为的重要工具，它们允许编写更复杂的控制逻辑。此外，用户定义的基本单元（primitives）可以用来创建自定义逻辑门，增强设计的灵活性。 在实际工程中，常常使用Cadence Verilog仿真器进行设计的编译和仿真。学习者将了解如何利用源库管理设计组件，使用命令行界面和图形用户界面（GUI）进行调试，以及如何进行延时计算和反标注，以优化设计性能。周期仿真（cycle simulation）是验证设计性能的关键步骤，确保设计在特定时钟周期内的行为符合预期。 参考书目中推荐的书籍可以帮助深入理解Verilog语言和Synthesis技术，如《Cadence Verilog Language and Simulation》、《Verilog-XL Simulation with Synthesis》和《Envisia Ambit Synthesis》等，都是Verilog学习者的宝贵资料。 通过这个教程，学习者不仅可以掌握Verilog语言的基础，还能熟悉相关工具的使用，为实际的数字系统设计和仿真打下坚实基础。