复旦大学集成电路设计：Verilog语言入门与Modelsim仿真教程

本篇文档是复旦大学集成电路设计导论课程的第3节（4），主要讲解了硬件描述语言在集成电路设计中的应用。讲师来金梅于2005年3月27日进行授课，内容涵盖了Verilog语言的基础知识和其在芯片设计中的重要性。 首先，Verilog语言基础是核心部分。Verilog是一种广泛用于描述数字系统行为的硬件描述语言，其基础包括： 1. 标识符：标识符由字母、数字、下划线和美元符号组成，且第一个字符必须是字母或下划线。例如，`moduleidentifiers`, `legal_identifier`, `two__underscores` 等都是合法的标识符，而含有特殊字符或者错误格式的标识符如 `reg$_BAD` 和 `123_BAD` 是无效的。 2. 逻辑值：Verilog采用4值逻辑，包括 `'0'` (逻辑低电平或假)、`'1'` (逻辑高电平或真)、`'x'` (不确定或未知状态)。这在描述信号状态和电路行为时至关重要。 3. 变量：Verilog中的变量包括`reg`类型，它们用于存储和改变状态，如`reg legal_identifier, _OK`。 4. 数值：数字在Verilog中用于数值运算，可以表示整数或实数。 5. 运算符：包括算术运算符、逻辑运算符等，如加法 `+`、与运算 `&` 等。 6. 分级（Hierarchy）：描述了模块间的组织结构，允许对复杂电路进行分层设计。 7. 过程与赋值：过程如函数或任务用于封装特定功能，而赋值语句则是改变信号值的关键。 8. 控制语句：如顺序、选择和循环语句，用于控制程序流程。 9. 时序控制和延迟：时序逻辑处理信号变化的时间关系，这对于精确模拟时序行为很重要。 10. 系统任务：如`initial` 和 `always` 结构，用于初始化和描述系统的连续时间行为。 课程还介绍了芯片设计的抽象层次，从最底层的基本单元电路（如门电路、触发器等）到模块化的设计方法，以及如何使用Modelsim 5.x 仿真器进行设计验证。Modelsim是一个流行的硬件描述语言仿真工具，通过它设计师可以模拟电路行为，检查设计的正确性和性能。 通过学习这些内容，学生能够掌握Verilog语言的基本语法和设计策略，从而在实际集成电路设计项目中更加得心应手。对于想要深入了解硬件描述语言和集成电路设计的学生来说，这部分内容具有很高的实用价值。