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RTL

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RTL在電子科學(xué)中指的是寄存器轉(zhuǎn)換級電路(Register Transfer Level)的縮寫,也叫暫存器轉(zhuǎn)移層次。

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RTL簡介

  在集成電路設(shè)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(gòu)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(jìn)制數(shù)據(jù)、由寄存器之間的邏輯操作來完成數(shù)據(jù)的處理,數(shù)據(jù)處理的流程由時序狀態(tài)機(jī)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(dá)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(dǎo)體廠加工成實際的硬件,一句話,RTL和門級是設(shè)計實現(xiàn)上的不同階段,RTL經(jīng)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(jī),或是一個可以在一個預(yù)定的時鐘周期邊界上進(jìn)行寄存器傳輸?shù)母话愕臅r序狀態(tài)機(jī),通常VHDL/verilog兩種語言進(jìn)行描述。

RTL百科

  RTL在電子科學(xué)中指的是寄存器轉(zhuǎn)換級電路(Register Transfer Level)的縮寫,也叫暫存器轉(zhuǎn)移層次。

  寄存器傳輸級

  在集成電路設(shè)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(gòu)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(jìn)制數(shù)據(jù)、由寄存器之間的邏輯操作來完成數(shù)據(jù)的處理,數(shù)據(jù)處理的流程由時序狀態(tài)機(jī)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(dá)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(dǎo)體廠加工成實際的硬件,一句話,RTL和門級是設(shè)計實現(xiàn)上的不同階段,RTL經(jīng)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(jī),或是一個可以在一個預(yù)定的時鐘周期邊界上進(jìn)行寄存器傳輸?shù)母话愕臅r序狀態(tài)機(jī),通常VHDL/verilog兩種語言進(jìn)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(dǎo)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(fù)載門可能得不到足夠的基極驅(qū)動電流,達(dá)不到飽和,從而輸出端可能從應(yīng)有的“0”態(tài)改變到“1”狀態(tài),使系統(tǒng)出現(xiàn)差錯。負(fù)載輸入端并接越多,產(chǎn)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(bǔ)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(jù) Rb的阻值即可確定RTL電路的最大負(fù)載門數(shù)。

  RTL電路結(jié)構(gòu)簡單,元件少。RTL電路的嚴(yán)重缺點是基極回路有電阻存在,從而限制了電路的開關(guān)速度,抗干擾性能也差,使用時負(fù)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(guān)速度,在基極電阻上再并接一個電容,就構(gòu)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(guān)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(shè)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(jù)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(biāo)就是可綜合,而行為級描述的目標(biāo)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(zhuǎn)換,一般都是由IC設(shè)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(fù)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(yīng)運而生。如Menter Graphics的高層次綜合工具Catapult C Synthesis。能夠?qū)?shù)字系統(tǒng)的行為級描述映射為RTL設(shè)計,并滿足給定的目標(biāo)限制。從層次由上到下,數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計過程為:

  Idea-》行為級描述-》rtl描述-》門級網(wǎng)標(biāo)-》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(jié)果,看不出數(shù)據(jù)流的實際處理過程。其中又大量采用算術(shù)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(xì)一些,并且從寄存器的角度,把數(shù)據(jù)的處理過程表達(dá)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(guān)心電路的具體結(jié)構(gòu),只關(guān)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(shè)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(shè)計者應(yīng)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(wǎng)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(jù)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(wǎng)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(jié)果不是為了綜合,只關(guān)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(xì)一些,并且從寄存器的角度,把數(shù)據(jù)的處理過程表達(dá)出來。可以容易地被綜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(biāo)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(jié)果,看不出數(shù)據(jù)流的實際處理過程。其中又大量采用算術(shù)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(jù)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(shè)計者應(yīng)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(guān)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(shè)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(guān)系。

  混亂點:有時感覺RTL級是行為級與數(shù)據(jù)流級的混合應(yīng)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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