我對(duì)VHDL的延時(shí)理解

1。VHDL中的delta延時(shí)大于零，但小于任何指定的延時(shí)（指定的延時(shí)包括after指定的慣性延時(shí)和transport指定的傳輸延時(shí)）。因此，在一個(gè)確定的仿真時(shí)刻t，開(kāi)啟有限多個(gè)仿真周期（即一個(gè)delta延時(shí)）不會(huì)使仿真時(shí)刻向前推進(jìn)，就是說(shuō)不論有多少個(gè)delta延時(shí)，都認(rèn)為是在t時(shí)刻。為什么能夠這樣認(rèn)為呢，請(qǐng)看2。

2。在具體硬件中，進(jìn)程是并行發(fā)生的，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)總是不斷的流進(jìn)各個(gè)模塊，模塊間不會(huì)有先來(lái)后到。因此在一個(gè)時(shí)刻t，會(huì)同時(shí)有多個(gè)事件發(fā)生。但是仿真軟件是在PC機(jī)上用C語(yǔ)言之類的串行機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，所以就必須在串行機(jī)制下盡可能準(zhǔn)確地仿真并行事件的發(fā)生。怎么辦呢，就出現(xiàn)了delta延時(shí)的模型。在一個(gè)仿真周期（即一個(gè)delta延時(shí)）里，仿真器串行的處理各個(gè)事件，但我們把這個(gè)仿真周期看成一個(gè)整體認(rèn)為這些事件宏觀上是并行的。既然是并行的，就理所當(dāng)然地認(rèn)為還是在t時(shí)刻了。

3。一個(gè)process只要在時(shí)刻t它的敏感表中有事件發(fā)生，就開(kāi)啟一個(gè)仿真周期。一個(gè)仿真周期里，可以同時(shí)有多個(gè)process被激活，就看敏感表中是不是有事件。但是對(duì)于一個(gè)進(jìn)程，不管它有多長(zhǎng)，只要其中沒(méi)有after 之類的具體時(shí)間延時(shí)，就認(rèn)為需要花費(fèi)一個(gè)delta延時(shí)完成，也就是說(shuō)它的結(jié)果是在delta之后才更新的（可以理解成立刻算出來(lái)，但是等到delta之后才更新）。如果它的輸出在delta后更新完又觸發(fā)了另外一個(gè)process，那么就再開(kāi)一個(gè)仿真周期，再花費(fèi)delta執(zhí)行。由1可知，不管開(kāi)了多少個(gè)delta，都認(rèn)為在時(shí)刻t并行發(fā)生。但是注意，一旦哪個(gè)進(jìn)程中有after了，就認(rèn)為新值在after指定時(shí)間更新，不考慮delta。

4。舉個(gè)例子。

（i）下面兩行在一個(gè)architecture中：

Z <= X+Y;--(1)

A <= Z+B;--(2)

這樣兩句話可以看成兩個(gè)進(jìn)程?，F(xiàn)在的時(shí)刻為t1，此時(shí)X變化了，好，激活了(1)，開(kāi)一個(gè)仿真周期，立即計(jì)算Z=X+Y，但是要等到delta延時(shí)后Z的值更新。由于Z的值發(fā)生了變化，又激活了(2)，好，再開(kāi)一個(gè)仿真周期，算出A=Z+B，再等delta后A的值更新。因此，無(wú)論(1)(2)先寫(xiě)誰(shuí)，都是這樣的過(guò)程，總共花費(fèi)2delta（還屬于ti時(shí)刻）。

（ii）上面我們假設(shè)了X變化時(shí)B沒(méi)有變。假如X變化時(shí)B也變化了，這時(shí)開(kāi)一個(gè)仿真周期，在這個(gè)周期里(1)(2)同時(shí)被激活，Z和A的值同時(shí)計(jì)算（當(dāng)然仿真器具體實(shí)現(xiàn)時(shí)有先后，但在delta內(nèi)認(rèn)為并行），等待delta后，Z和A同時(shí)更新，但一定要注意，這時(shí)的A值是利用Z更新前的值計(jì)算的。之后，Z的變化再次激活（2），這時(shí)計(jì)算的A就是用更新后的Z了，但是要再等待delta，A值才更新為最后的結(jié)果。和（i）對(duì)比，結(jié)果相同，時(shí)間花費(fèi)也相同，都是2delta。

（iii）假如把（1）改成Z <= X+Y after 2ns，（2）不變，那么t1時(shí)刻X變化后，就認(rèn)為在t1+2ns時(shí)刻Z值更新，不考慮delta延時(shí)。之后，再過(guò)delta延時(shí)A值更新。所以總花費(fèi)變?yōu)閐elta+2ns.

（iv）假如(1)(2)是在一個(gè)process中，那么情況是這樣的。由于在一個(gè)process里只開(kāi)一個(gè)仿真周期，所以(1)(2)總是在一個(gè)delta里完成，因此無(wú)論(1)(2)先寫(xiě)誰(shuí)，最終的A值是利用Z的舊值計(jì)算的，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。這一點(diǎn)一定要注意。這也是為什么在一個(gè)process里給一個(gè)信號(hào)多次賦值，只會(huì)得到最后一個(gè)賦值的結(jié)果。因?yàn)槊恳淮钨x值都在等著delta時(shí)間結(jié)束才更新。

5?？偨Y(jié)一下，就是在一個(gè)進(jìn)程中內(nèi)部和有after的語(yǔ)句可以理解為不再單開(kāi)仿真周期。

6。再深究一下，信號(hào)賦值為什么要等待delta延時(shí)呢？2中說(shuō)過(guò)，是由于要利用串行機(jī)制處理并行問(wèn)題。除此之外，還由于信號(hào)本身用途和特點(diǎn)所決定。信號(hào)主要用于進(jìn)程間通信，同時(shí)信號(hào)是需要驅(qū)動(dòng)的，假如一個(gè)A進(jìn)程需要讀入 signal Z的值，B進(jìn)程又在寫(xiě)入signal Z的值，那么仿真時(shí)就會(huì)有沖突。通過(guò)引入delta延時(shí)，使得讀寫(xiě)錯(cuò)開(kāi)一段delta時(shí)間，解決了信號(hào)在進(jìn)程間同時(shí)讀寫(xiě)的問(wèn)題。

7。題外話，說(shuō)明一下慣性延時(shí)和傳輸延時(shí)的區(qū)別。慣性延時(shí)就是說(shuō)使輸出能夠得到正確的值，輸入需要保持多久。比如

Z <= X after 2ns，說(shuō)明X需要至少保持2ns，Z才會(huì)得到X的值，否則X的值可能被吃掉。對(duì)應(yīng)的物理情況是要給電容留夠充放電時(shí)間，太短的脈沖就可能被吃掉了。而傳輸延時(shí)沒(méi)有吃不吃掉的問(wèn)題，就是經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間輸入完全再現(xiàn)，不管脈沖多么短。比如：

Z<= transport X after 2ns，就是指X的值經(jīng)過(guò)2ns后在Z端完全再現(xiàn)。對(duì)應(yīng)的物理情況就是傳輸線。

添加：

1。添加一點(diǎn)感想，delta延時(shí)模型在一個(gè)時(shí)刻開(kāi)啟若干仿真周期的時(shí)候很有用，比如一個(gè)進(jìn)程激發(fā)了另一個(gè)進(jìn)程等等，確實(shí)有助于進(jìn)程間信號(hào)的傳遞，至少在分析上是這樣的。一個(gè)delta內(nèi)使用的均為舊的值，新開(kāi)的delta 使用的就是上一個(gè)delta計(jì)算出的更新值，就這么回事。