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第4章 VHDL程序设计基础 4.1 现代数字系统设计 4.2 库 4.3 程序包 4.4 文件输入/输出程序包 4.5 元件库 4.9 子程序 4.1.2 数字集成电路的设计与描述 3个描述领域的主要含义： 1. 行为领域。描述一个设计的基本功能，或者说所设计的电路应该做什么。从概念上讲，纯行为是输入和输出映射关系的描述。 2. 结构领域。描述一个设计的逻辑结构，或者说一个设计的抽象实现。典型的表达方式是一些抽象功能模块之间相互连接的网表。 3. 物理领域。描述一个设计的物理实现，或者说把结构描述中的抽象元件代之以真正的物理元件。物理域的设计常常与具体的电路工艺条件相关联。 5个描述层次的主要含义： 1. 系统层。是针对整个数字系统性能的描述，是系统最高层次的抽象描述。系统层只描述电路的行为而不涉及电路的结构。 2. 算法层。是在系统级性能分析和结构划分之后，对每个模块功能行为的描述。这一层次又称为行为层或功能层。 3. 寄存器传输层。是从信号存储、传输的角度去描述整个系统的。 4. 逻辑层。是从各种逻辑门的组合、连接的角度去描述整个系统的。 5. 电路层。逻辑层中的逻辑门是由晶体管电路组成的。因此电路层描述是从晶体管的组合、连接的角度来描述整个系统的。 由设计要求到设计实现的整个过程，如果是靠人工完成，通常简单地称之为设计；如果依靠EDA工具自动生成，通常称之为综合。 4.1.3 传统与现代数字系统设计的比较 4.1.3 传统与现代数字系统设计的比较 4.2 库的概念及语法 库(libraries)和程序包(package)用来描述和保存元件、类型说明函数、子程序等，以便在其他设计中可随时引用它们。 库(libraries)是用来存储和放置可编译的设计单元的地方，通过其目录可查询、调用。设计库中的设计单元(实体说明、结构体、配置说明、程序包说明和程序包体)可以用作其他VHDL描述的资源。 设计库的使用方法 在每个设计项目的开头声明选用的库名，用USE子句声明选中的逻辑单元。 一个设计单元可以访问多个设计库。这些被声明的设计库和库中的元件对本设计项目是“可见” 的。如果库和其中的设计单元被声明为可见，那么这些单元就可以被设计项目所引用。这是重复利用他人设计模块的方法之一。 IEEE库 一些硬件厂商，如EDA工具专业公司，IC设计中心，都已经设计完成许多标准、通用的元件，，并放入库中。有些库被Ieee标准化组织认可，成为Ieee库，Ieee库存放了IEEE1076标准设计单元 。 库、包、子程序、元件 一般地，设计库中放程序包，不同库中所放的程序包的个数也不一致。 程序包放子程序，一个程序包放多少子程序也没有定数。 子程序中含有函数、过程、元件等基础设计单元。 一般而言，每个文件虽然可以存放多个单元，但是为了便于组织和管理，为了功能明确，方便调用，通常在一个文件中只存放一个《实体——结构体对》。 库的声明 库子句的语法形式为： LIBRARY 库名； USE子句使库中的元件、程序包、类型说明、函数和子程序对本设计成为“可见”。 USE子句的语法形式为： USE 库名. 逻辑体名； 4.2.2 库的分类 VHDL语言的库分为：设计库、资源库、工作库。 设计库对当前项目是可见默认的，无需用Library子句、USE子句声明。 资源库是常规元件和标准模块存放的库，使用哪个资源库要预先声明，使用哪个程序包要说明是“可见”的。 WORK库是VHDL语言的工作库，用于保存当前正在进行的设计。 设计库 有两个库属于设计库的范畴。STD库为所有的设计单元所共享、隐含定义、默认和“可见”。库子句library std；是多余不必要的。 STD库中有两个程序包：STANDARD和 TEXTI0。这两个程序包都是VHDL语言编译工具的组成部分，只要用VHDL语言设计项目，这两个程序包就是必需的工具。 WORK库 WORK库是VHDL语言的工作库，用户在项目设计中设计成功、正在验证、未仿真的中间件都堆放在工作库WORK中。 WORK库是用户的临时仓库，用户的成品、半成品模块、元件都放在其中。WORK库用于保存当前正在进行的设计，是项目开发过程中各种VHDL工具处理设计文件的地方。完成对WORK库中各单元的检验，若希望在今后的项目中重复引用，则应把这些单元编译到恰当的库中。 在对大型系统进行层次化设计时，一些共用的元件和模块建立一个资源库，每个工程师在自己的WORK库中引用这些元件，实现层次化设计。 资源库 除了STD库和WORK库之外，另一种库为资源库。在有些库中，存放的元件、函数都是被Ieee标准化组织认可的，称为Ieee库。 VHDL工具厂商与EDA工具专业公司都有