Chapter 1. Tools Utilized

58

simulations uninitialized values are easily detectable and thus easily corrected if neces-

sary.

VHDL has file input and output capabilities, and can be used as a general-purpose

language for text processing, but files are more commonly used by a simulation testbench

for stimulus or verification data.

5.1.2

Advantages

The key advantage of VHDL, when used for systems design, is that it allows the behavior

of the required system to be described (modeled) and verified (simulated) before synthe-

sis tools translate the design into real hardware (gates and wires). Another advantage

is that it allows the description of concurrent systems, where data flow is concurrent

and parallel, in contrast to conventional programming languages. Probably the largest

advantage is that the projects and modules created are reusable. For example once a reg-

ister file or an adder is created, it can be used again in other design with no alternations

as long as the interface is the same.

5.2

FPGAs

Field Programmable Gate Arrays are a family of hardware used for implementing re-

programmable hardware. FPGA configuration is generally specified using a hardware

description language (HDL), similar to that used for an application-specific integrated

circuit (ASIC). FPGAs by themselves do not actually implement any specific hardware

and they have no particular function. They contain programmable logic components

called ”logic blocks”, and a hierarchy of reconfigurable interconnects that allow the

blocks to be ”wired together”. FIgure

5.1

displays the general pattern of the cells in a

FPGA. Logic blocks can be configured to perform complex combinational functions, or

merely simple logic gates like AND and XOR. Figure

5.2

displays a simplified design of

the basic block of a Xilinx xc4000 FPGA. In most FPGAs, the logic blocks also include

memory elements, which may be simple flip-flops or more complete blocks of memory.

Logic resources are resources on the FPGA that can perform logic functions. Logic

resources are grouped in slices to create configurable logic blocks. A slice contains a