In VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) definiert eine Architektur die strukturelle Implementierung oder das Verhalten eines digitalen Systems. Es ist eine entscheidende Komponente des VHDL-Designs und spielt eine entscheidende Rolle bei der Beschreibung der Funktionsweise der Hardware.
Eine Architektur besteht aus mehreren Elementen, die zusammen ein vollständiges Hardwaresystem bilden:
1. Komponentendeklaration :Die Architektur beginnt mit einer Deklaration der Komponenten. Diese Komponenten können einfache Logikgatter, komplexe Funktionseinheiten oder sogar komplette Systeme sein. Jede Komponente wird mit ihren Ports und ihrer internen Struktur definiert.
2. Signaldeklarationen :Signale stellen die Daten oder Steuerinformationen dar, die zwischen Komponenten fließen. Eine Architektur deklariert Signale, um die Kommunikation und Datenübertragung zwischen verschiedenen Teilen des Systems zu erleichtern.
3. Entitätsinstanziierung :Die Architektur instanziiert die erforderlichen Komponenten innerhalb des Designs. Es legt fest, wie die Komponenten miteinander verbunden sind und wie sie miteinander interagieren. Dadurch entsteht die strukturelle Hierarchie des Systems.
4. Verhaltensbeschreibung :Die Architektur beschreibt das Verhalten des digitalen Systems mithilfe von VHDL-Anweisungen. Dazu gehört die Definition der Abläufe und Funktionen jeder Komponente sowie der Datenverarbeitung und des Kontrollflusses innerhalb des Systems. Verhaltensbeschreibungen können gleichzeitige Signalzuweisungen, sequentielle Prozesse und algorithmische Beschreibungen umfassen.
5. Konfiguration :Eine Architektur kann auch Konfigurationsanweisungen enthalten, die zusätzliche Eigenschaften oder Einschränkungen für das System festlegen. Dies kann Attribute für Verzögerung, Stromverbrauch, Optimierung und andere umsetzungsspezifische Parameter umfassen.
Die Architektur bildet zusammen mit der Entitätsdeklaration ein vollständiges VHDL-Design. Während der Synthese oder Simulation wird die Architektur verarbeitet, um die VHDL-Beschreibung auf hoher Ebene in eine Implementierung oder ein Verhaltensmodell auf Gate-Ebene zu übersetzen.
Durch die Definition der Struktur- und Verhaltensaspekte eines digitalen Systems bieten Architekturen einen modularen und effizienten Ansatz für das Hardwaredesign in VHDL. Sie ermöglichen Ingenieuren die hierarchische Organisation und Verwaltung komplexer Systeme und erleichtern so umfangreiche Entwurfs- und Verifizierungsaufgaben. Darüber hinaus ermöglichen Architekturen die Wiederverwendbarkeit von Komponenten, wodurch der Designprozess flexibler und effizienter wird.
