VHDL：超高速集成电路硬件描述语言
VHDL，全称为Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即超高速集成电路硬件描述语言，是一种用于电路设计的高级语言。以下是关于VHDL的详细介绍：
一、起源与发展
起源：VHDL最初是由美国国防部在80年代后期开发出来的，旨在提高设计的可靠性和缩减开发周期。
标准化：1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。随后，在1993年，IEEE对VHDL进行了修订，扩展了其内容和系统描述能力，公布了IEEE标准的1076-1993版本（简称93版）。
二、主要用途
VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。它在硬件电路设计中发挥着重要作用，特别是在FPGA（现场可编程门阵列）、CPLD（复杂可编程逻辑器件）和ASIC（专用集成电路）的设计中。
三、语言特点
1、功能强大、设计灵活：
VHDL具有功能强大的语言结构，能够用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，同时支持自底向上和自顶向下的设计方法，以及模块化和层次化设计。
2、支持广泛、易于修改：
由于VHDL已成为IEEE标准的硬件描述语言，大多数EDA（电子设计自动化）工具都支持VHDL，这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。VHDL的代码易读且结构化，因此易于修改设计。
3、强大的系统硬件描述能力：
VHDL具有多层次的设计描述功能，既可以描述系统级电路，又可以描述门级电路。它支持行为描述、寄存器传输描述和结构描述等多种描述方式，并且可以混合使用。
4、独立于器件的设计、与工艺无关：
使用VHDL进行设计时，设计者不需要首先考虑选择完成设计的器件，可以集中精力进行设计的优化。当设计描述完成后，可以用多种不同的器件结构来实现其功能。
5、很强的移植能力：
VHDL是一种标准化的硬件描述语言，同一个设计描述可以被不同的工具所支持，使得设计描述的移植成为可能。
四、主要组成部分
一个完整的VHDL程序通常包含以下部分：
库（Library）：用于存储预定义的程序包、数据类型、函数等。
程序包（Package）：包含了一组可以在多个设计中共享的类型、子程序等。
实体（Entity）：描述了设计的外部接口，包括输入输出端口及其数据类型和信号方向。
结构体（Architecture）：具体描述了实体的内部功能和算法实现。
五、优势与应用
VHDL的优势在于其强大的行为描述能力、广泛的仿真语句和库函数、支持大规模设计的分解和再利用功能等。这使得VHDL在电子工程领域成为事实上的通用硬件描述语言，广泛应用于通信系统、图像处理、数字信号处理、嵌入式系统等领域。
总之，VHDL作为一种功能强大、设计灵活的硬件描述语言，在电子工程领域发挥着重要作用。随着技术的不断发展，VHDL的应用范围将越来越广泛，为电子设计自动化领域带来更多的便利和创新。