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RTL在電子科學中指的是寄存器轉換級電路(Register Transfer Level)的縮寫,也叫暫存器轉移層次。
在集成電路設計中, register-transfer level(RTL)是用于描述同步數(shù)字電路操作的抽象級。
在RTL級,IC是由一組寄存器以及寄存器之間的邏輯操作構成。之所以如此,是因為絕大多數(shù)的電路可以被看成由寄存器來存儲二進制數(shù)據、由寄存器之間的邏輯操作來完成數(shù)據的處理,數(shù)據處理的流程由時序狀態(tài)機來控制,這些處理和控制可以用硬件描述語言來描述。
RTL級和門級簡單的區(qū)別在于,RTL是用硬件描述語言(Verilog 或VHDL)描述理想達到的功能,門級則是用具體的邏輯單元(依賴廠家的庫)來實現(xiàn)你的功能,門級最終可以在半導體廠加工成實際的硬件,一句話,RTL和門級是設計實現(xiàn)上的不同階段,RTL經過邏輯綜合后,就得到門級。
RTL描述是可以表示為一個有限狀態(tài)機,或是一個可以在一個預定的時鐘周期邊界上進行寄存器傳輸?shù)母话愕臅r序狀態(tài)機,通常VHDL/verilog兩種語言進行描述。
RTL在電子科學中指的是寄存器轉換級電路(Register Transfer Level)的縮寫,也叫暫存器轉移層次。
寄存器傳輸級
在集成電路設計中, register-transfer level(RTL)是用于描述同步數(shù)字電路操作的抽象級。
在RTL級,IC是由一組寄存器以及寄存器之間的邏輯操作構成。之所以如此,是因為絕大多數(shù)的電路可以被看成由寄存器來存儲二進制數(shù)據、由寄存器之間的邏輯操作來完成數(shù)據的處理,數(shù)據處理的流程由時序狀態(tài)機來控制,這些處理和控制可以用硬件描述語言來描述。
RTL級和門級簡單的區(qū)別在于,RTL是用硬件描述語言(Verilog 或VHDL)描述理想達到的功能,門級則是用具體的邏輯單元(依賴廠家的庫)來實現(xiàn)你的功能,門級最終可以在半導體廠加工成實際的硬件,一句話,RTL和門級是設計實現(xiàn)上的不同階段,RTL經過邏輯綜合后,就得到門級。
RTL描述是可以表示為一個有限狀態(tài)機,或是一個可以在一個預定的時鐘周期邊界上進行寄存器傳輸?shù)母话愕臅r序狀態(tài)機,通常VHDL/verilog兩種語言進行描述。
RTL電路是最早研制成功的一種有實用價值的集成電路。有N 個門的輸入端并接在DCTL電路輸出端,因為DCTL電路輸出端門的晶體管基極導通電壓,電流曲線并不能完全一致,并聯(lián)在一起,輸入電流易出現(xiàn)分配不均勻的現(xiàn)象。輸入電流小的負載門可能得不到足夠的基極驅動電流,達不到飽和,從而輸出端可能從應有的“0”態(tài)改變到“1”狀態(tài),使系統(tǒng)出現(xiàn)差錯。負載輸入端并接越多,產生電流分配不勻的可能性越大。這種現(xiàn)象叫作“搶電流”。RTL電路是每一輸入級基極串接一個電阻,旨在得到改善和補償,使基極輸入電流 Ib對基極-發(fā)射極V公式 符號-Ib特性的依賴性小一些。根據 Rb的阻值即可確定RTL電路的最大負載門數(shù)。
RTL電路結構簡單,元件少。RTL電路的嚴重缺點是基極回路有電阻存在,從而限制了電路的開關速度,抗干擾性能也差,使用時負載又不能過多。RTL電路是一種飽和型電路,只適用于低速線路,實際上已被淘汰。為了改善RTL邏輯電路的開關速度,在基極電阻上再并接一個電容,就構成了電阻-電容-晶體管邏輯電路(RCTL)。有了電容,不僅可以加快開關速度,而且還可以加大基極電阻,從而減小電路功耗。但是,大數(shù)值電阻和電容在集成電路制造工藝上要占去較大的芯片面積,而且取得同樣容差值的設計也比較困難。因此,RCTL電路實際上也沒有得到發(fā)展。
行為級和RTL級的區(qū)別
RTL級,registertransferlevel,指的是用寄存器這一級別的描述方式來描述電路的數(shù)據流方式;而Behavior級指的是僅僅描述電路的功能而可以采用任何verilog語法的描述方式。鑒于這個區(qū)別,RTL級描述的目標就是可綜合,而行為級描述的目標就是實現(xiàn)特定的功能而沒有可綜合(可實現(xiàn))的限制。
行為級是RTL的上一層,行為級是最符合人類邏輯思維方式的描述角度,一般基于算法,用C/C++來描述。從行為級到RTL級的轉換,一般都是由IC設計人員手工翻譯。
這個過程繁瑣,工作量很大,特別是隨著數(shù)字系統(tǒng)的復雜性提升,這樣的純手工“翻譯”過程容易出錯,且使得開發(fā)周期變長。一批高級綜合工具應運而生。如Menter Graphics的高層次綜合工具Catapult C Synthesis。能夠將數(shù)字系統(tǒng)的行為級描述映射為RTL設計,并滿足給定的目標限制。從層次由上到下,數(shù)字系統(tǒng)的設計過程為:
Idea-》行為級描述-》rtl描述-》門級網標-》物理版圖
行為級的描述更多的是采取直接賦值的形式,只能看出結果,看不出數(shù)據流的實際處理過程。其中又大量采用算術運算,延遲等一些無法綜合的語句。常常只用于驗證仿真。
RTL級的描述就會更詳細一些,并且從寄存器的角度,把數(shù)據的處理過程表達出來??梢匀菀椎乇痪C合工具綜合成電路的形式。
行為級描述可是說是RTL的上層描述,比RTL更抽象。行為描述不關心電路的具體結構,只關注算法。
有行為綜合工具,可以直接將行為級的描述綜合為RTL級的,比如Behavioral Compiler。
在硬件設計中有一句著名的話:thinking of hardware。RTL在很大程度上是對流水線原理圖的描述。哪里是組合邏輯,哪里是寄存器,設計者應該了然于胸。組合邏輯到底如何實現(xiàn),取決于綜合器和限制條件。
rtl級可以理解為,可以直接給綜合工具生成你要的網表的代碼,而行為級則不行。比如real(浮點實數(shù)?)可以用于行為級,而不能用于rtl級!
Behavior is for testbench for modelling.
RTL is for synthesis
語法塊如果可以被綜合到gate level,就是RTL的。否則就是behavior level的。
同樣是for語句,如果循環(huán)條件是常數(shù),就是RTL的,如果是變量,就是behavior的。
RTL級描述數(shù)據在寄存器層次的流動模型。
always屬于行為級模型,是最基本的行為模型,是可以綜合的。
綜合與RTL或者行為級沒有必然聯(lián)系,雖然大多數(shù)行為模型不能綜合
從網上copy
目的區(qū)別:
行為級描述目的是加快仿真速度,做法是盡量減少一個always塊中要執(zhí)行的語句數(shù)量,其結果不是為了綜合,只關注算法。有行為綜合工具,可以直接將行為級的描述綜合為RTL級的,比如Behavioral Compiler。
形式區(qū)別:
RTL級描述是為了綜合工具能夠正確的識別而編寫的代碼,verilog中有一個可綜合的子集,不同的綜合工具支持的也有所不同,RTL級的描述就會更詳細一些,并且從寄存器的角度,把數(shù)據的處理過程表達出來??梢匀菀椎乇痪C合工具綜合成電路的形式??梢圆捎萌魏蝪erilog語法的描述方式。鑒于這個區(qū)別,RTL級描述的目標就是可綜合,
行為級的描述更多的是采取直接賦值的形式,只能看出結果,看不出數(shù)據流的實際處理過程。其中又大量采用算術運算,延遲等一些無法綜合的語句。常常只用于驗證仿真。
電路區(qū)別:
RTL級,register transfer level,指的是用寄存器這一級別的描述方式來描述電路的數(shù)據流方式;RTL在很大程度上是對流水線原理圖的描述。哪里是組合邏輯,哪里是寄存器,設計者應該了然于胸。組合邏輯到底如何實現(xiàn),取決于綜合器和限制條件。RTL是晶體管傳輸級,描述硬件的相互聯(lián)接關系,一般都可以綜合;
而Behavior級指的是僅僅描述電路的功能而在硬件設計中有一句著名的話:thinking of hardware。簡單說,rtl就是用寄存器和組合邏輯組成,不能再用其他construct;behavior就是指定輸入和輸出之間的關系。
混亂點:有時感覺RTL級是行為級與數(shù)據流級的混合應用。
樂點:同樣是for語句,如果循環(huán)條件是常數(shù),就是RTL的,如果是變量,就是behavior的。
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