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1. 하드웨어 기술 언어의 개요
1.1. 하드웨어 기술 언어의 정의 및 특징
하드웨어 기술 언어(HDL : Hardware Description Language)는 회로 설계용 언어를 말하며, 하드웨어를 소프트웨어와 같이 프로그래밍하고, 컴퓨터의 도움을 받아 알기 쉽고 정확하게 회로를 설계하기 위한 언어이다. 하드웨어 기술 언어가 가져야 할 특징은 다음과 같다. 첫째, 형식적으로 정확하게 되어 있고, 해석 시 사람에 따라 다르게 해석하지 않을 것이다. 둘째, 컴퓨터를 이용하여 읽을 수 있고 simulation하여 동작을 확인 할 수 있을 것이다. 셋째, Logic system용 소프트 웨어를 사용하여 그 언어를 사용하여 표현된 것을 논리회로로 변환 할 수 있을 것이다. 넷째, 그 언어로 표현된 것이 '예상되는 동작은 어떤 것인가' 하는 문서 기록으로 사용할 수 있을 것이다."
1.2. 디지털회로 설계 방법의 발전
디지털회로 설계 방법의 발전은 다음과 같다.""
1970년대에는 수작업을 통해 회로를 설계하였다. 그러나 회로가 커짐에 따라 도면의 수가 많아지고 각 신호의 동작을 파악하기 어려워졌다. 이에 따라 CAD(Computer Aided Design) 기술이 등장하여 회로 설계에 컴퓨터를 이용하게 되었다. 당시 회로 규모는 1,000게이트 이하 수준이었다.
1980년대에는 CAE(Computer Aided Engineering) 기술이 발전하면서 회로 설계에 수치 계산을 적용할 수 있게 되었다. 회로 설계 방식도 게이트 수준의 설계 기법인 Schematic capture와 Logic simulation을 이용하게 되었다. 회로 규모는 10,000~100,000게이트 수준으로 커졌다.
1990년대에는 EDA(Electronic Design Automation) 기술이 발전하면서 HDL(Hardware Description Language)과 소프트웨어를 활용한 자동화된 회로 설계가 가능해졌다. 회로 규모는 100,000게이트 이상으로 급격히 증가하였다.""
1.3. 주요 하드웨어 기술 언어
1.3.1. Verilog-HDL
Verilog-HDL은 논리 회로 시뮬레이터 Verilog의 표현 방법을 동작 표현(behavioral description)까지 확장한 하드웨어 기술 언어이다. C 언어의 특징을 많이 이어 받은 기술 방법으로, 특징으로는 RTL(Register Transfer Level) 표현이 쉽다고 할 수 있다.
Verilog-HDL은 디지털회로 설계 방법의 발전과정에서 중요한 역할을 해왔다. 1970년대의 수작업 기반 CAD 회로 설계에서 1980년대의 CAE 기반 Gate Level 설계, 1990년대의 EDA 기반 HDL 설계로 발전해오면서, Verilog-HDL은 복잡한 IC 설계에서 주요한 언어로 자리잡았다. Verilog-HDL은 회로를 소프트웨어와 같이 프로그래밍하고 시뮬레이션할 수 있게 함으로써, 기존의 회로 설계 방식의 한계를 극복하고 설계 효율을 크게 높였다.
Verilog-HDL은 C 언어와 유사한 문법 구조를 가지고 있어 프로그래밍이 쉬운 편이다. 또한 RTL 수준의 설계가 용이하여 복잡한 디지털 회로를 효과적으로 구현할 수 있다. 이러한 특성으로 인해 Verilog-HDL은 FPGA와 ASIC 등의 하드웨어 설계에 널리 사용되고 있다.
최근에는 SystemVerilog와 같은 Verilog 언어의 확장판이 등장하면서 기능이 더욱 강화되고 있다. SystemVerilog는 Verilog-HDL의 기능을 확장하여 객체지향 프로그래밍, assertion 기능 등을 제공함으로써 하드웨어 설계의 생산성과 품질을 향상시키고 있다. 이처럼 Verilog-HDL은 하드웨어 기술 언어 분야에서 지속적으로 발전하며 중요한 역할을 해오고 있다.
1.3.2. UDL/I
UDL/I(Unified Design Language for IC)는 JEIDA(Japan Electronic Industry Development Association : 일본 전자 공업 진흥 협회)가 중심이 되어 정한 규격으로, 기능기술(RTL) 레벨에 순서 기계(Automaton)를 추가한 하드웨어 기술 언어이다. UDL/I의 특징으로는 반도체의 동작표현이나 상태 표현이 자세하고, 반도체 회로의 구조 표현이나 design block 표현과 연결 구조 표현이 단순하고 강력하다는 점이 있다. 즉, UDL/I는 반도체 회로의 기능과 동...
