Modelsim、ActiveHDL等仿真器的基本原理

管家婆生活幽默技术应用ChinaAET 2018-06-14 08:48 次阅读

今天来聊点有意思的东西,FPGA开发者或者数字IC开发者常用的HDL仿真器的基本原理。即Modelsim、ActiveHDL等仿真器的基本原理。

目前,HDL仿真器主要有三种实现算法(机制):基于时间的算法(Time-Based)、基于事件的算法(Event-Based,EBS)和基于周期的算法(Cycle-Based,CBS)。

基于时间的算法适合处理连续的时间及变量,其会在每一个时间点对所有的电路元件进行计算。但是,在大部分情况下,每一个时间点只有约2%~10%的电路处于活动(运行)状态,所以该算法效率非常低。

基于事件的算法适合处理离散的时间、状态和变量。该算法只有在电路状态发生变化时才进行处理,只仿真那些可能引起电路状态改变的元件。仿真器响应输入引脚上的事件,并将值在电路中向前传播。目前来说,该算法效率最高,且应用最为广泛,大部分的商业仿真器都是基于该种算法进行开发的。用某仿真器厂家的宣传语,就是“Evaluate When Necessary”。

基于周期的仿真算法以时钟周期为处理单位(与时间无关)。其旨在时钟边沿进行计算,不管时钟周期内的时序,且只是用两值逻辑(0和1)。该算法主要针对的是大规模设计(尤其是数字IC设计),且只能应用于同步电路。

下面详细介绍一下基于事件的仿真算法:

仿真器在编译数据结构时建立一个事件队列;

只有当前时间片中所有事件都处理完成之后,时间才能向前;

仿真从时间0开始,而且时轮只能向前推进。只有时间0的时间处理完后才能进入下一时间片;

在同一个时间片内发生的事件在硬件上是并行的;

理论上时间片可以无限,但实际上受硬件(如电脑的CPU等)和软件(如该仿真软件是否支持多线程技术等)的限制。

而基于周期的算法只会在时钟的边沿来计算组合逻辑的输出结果,因此基于周期的算法速度更快,内存的使用效率更高。同时,因为基于周期的算法不允许进行严格的时间约束,所以其仿真时间精度没有基于事件的算法高(since cycle-based simulators do not allow detailed timing specificity, they are not as accurate. )。基于周期的算法的原理图,如下图所示:

基于事件的算法,基于周期的算法和传统的电路仿真软件SPICE的比较图:

目前基于事件的算法的仿真器(EBS Simulator)主要有:

Modelsim、ActiveHDL、NC-Verilog、Verilog-XL、VCS(Verilog)、Scirocco(VHDL)等。

基于周期的算法的仿真器(CBS Simulator)主要有:

Modelsim、Synopsys Cobra等。

其中Modelsim同时支持EBS和CBS。

热门推荐

原文标题:【博文精选】聊一聊HDL仿真器基本原理

文章出处:【微信号:ChinaAET,微信公众号:管家婆生活幽默技术应用ChinaAET】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

变频器的参数设置,现场调试常见的几个问题处理

适用≥100kW,调速比D≥10,高低速交替或正反转交替,周期时间亦短,这种情况下,适用回馈制动,回....

的头像 工控帮 发表于 07-16 16:20 82次 阅读
变频器的参数设置,现场调试常见的几个问题处理

CMSIS DAP仿真器的特点介绍

说到仿真器,大家第一反应应该是Jlink吧,关于CMSIS DAP很多人可能第一次听说。CMSIS ....

的头像 单片机爱好者 发表于 07-16 10:45 75次 阅读
CMSIS DAP仿真器的特点介绍

查找故障最迅速的摇表在家庭电路中的应用和使用方法

待测线路的额定电压在500V以下的,选择500V摇表。额定电压在500V以上的,选择1000~250....

发表于 07-13 08:40 42次 阅读
查找故障最迅速的摇表在家庭电路中的应用和使用方法

万用表检查电路短路的两种方法

闭合SW1,断开继电器和电磁阀,将万用表探针跨接在熔丝端口两侧测量电压。

发表于 07-13 08:36 148次 阅读
万用表检查电路短路的两种方法

什么是CmBacktrace?在RT-Thread中使用CmBacktrace的例子

为了能让开发者更快的知道造成 hard falut 的原因,更快的定位到错误代码的位置,本应用笔记将....

的头像 管家婆生活幽默发烧友网 发表于 07-09 10:31 310次 阅读
什么是CmBacktrace?在RT-Thread中使用CmBacktrace的例子

USB音箱,普通版和HI-FI级电路原理图介绍

1,普通版,输出功率2x1W,8欧姆负载,无须外接电源,带DC音量调节电位器和电源开关,工作指示LE....

发表于 07-09 09:30 108次 阅读
USB音箱,普通版和HI-FI级电路原理图介绍

UM5101系列语音合成芯片特点及电路

语音合成芯片UM5101基本特点: ①低功耗CMOS工艺制造。 ②采用自适应增量(δ)调制(ADM)....

发表于 07-09 09:30 60次 阅读
UM5101系列语音合成芯片特点及电路

UM5100系列语音合成芯片特点及电路

语音合成芯片UM5100基本特点: ①低功耗COMS型工艺制作。 ②使用连续信号8调制器,采用连续可....

发表于 07-09 09:30 49次 阅读
UM5100系列语音合成芯片特点及电路

YYH40系列语音合成芯片特点及电路图介绍

基本特点: ①采用自适应增量(8)调制(ADM)方式。 ②YYH40的寻址能力512k位。 ③外接存....

发表于 07-09 09:30 49次 阅读
YYH40系列语音合成芯片特点及电路图介绍

语言录放电路ISD1000A系列

ISD1000系列语言电路实质是一个模拟数据采集系统,采用DTAS(直接模拟量存储)技术,录放的信息....

发表于 07-09 09:30 47次 阅读
语言录放电路ISD1000A系列

关于Atmel调试器和仿真器的介绍

由资深工程师Paul Rako先生介绍一系列的Atmel调试器和仿真器

的头像 Microchip视频 发表于 07-09 03:23 56次 观看
关于Atmel调试器和仿真器的介绍

运行中PLC故障常见原因及处理方法,PLC故障查找流程图

此类故障在PLC工作一定时间后随着设备动作的频率升高出现。由于控制柜配线缺陷或者使用中的震动加剧及机....

的头像 工控资料窝 发表于 07-05 17:36 469次 阅读
运行中PLC故障常见原因及处理方法,PLC故障查找流程图

想从事嵌入式硬件开发类的工作,请问有没有电路方面的书籍推荐?

发表于 07-05 10:52 173次 阅读
想从事嵌入式硬件开发类的工作,请问有没有电路方面的书籍推荐?

设定可调参数的子电路: ADS中文基础教程(5)

ADS中文基础教程

的头像 EE techvideo 发表于 07-05 03:07 117次 观看
设定可调参数的子电路: ADS中文基础教程(5)

如何tuning電路:ADS中文基础教程(8)

ADS中文基础教程

的头像 EE techvideo 发表于 07-05 03:00 117次 观看
如何tuning電路:ADS中文基础教程(8)

电路最佳化:ADS中文基础教程(11)

ADS中文基础教程

的头像 EE techvideo 发表于 07-05 00:41 145次 观看
电路最佳化:ADS中文基础教程(11)

请问有没有一种电路能使电池放电电流恒定的同时将能量回馈到另一个恒定稍高电压端?

发表于 07-03 23:50 131次 阅读
请问有没有一种电路能使电池放电电流恒定的同时将能量回馈到另一个恒定稍高电压端?

一个成熟的电源工程师是怎样工作的呢?

SIMetrix SPICE本质上和PSpice等仿真软件相似,此外还它还提供了丰富的分析模式,以A....

的头像 管家婆生活幽默发烧友网 发表于 07-03 15:45 414次 阅读
一个成熟的电源工程师是怎样工作的呢?

EAD万年历实训报告及Verilog HDL源码

发表于 07-03 05:38 49次 阅读
EAD万年历实训报告及Verilog HDL源码

Verilog HDL教程(共172页pdf管家婆生活幽默书下载)

发表于 07-03 05:19 52次 阅读
Verilog HDL教程(共172页pdf管家婆生活幽默书下载)

Verilog HDL实现数值比较器

发表于 07-03 02:02 44次 阅读
Verilog HDL实现数值比较器

请问如何做好ESD保护,让电路免受“骚扰”?

发表于 06-27 12:03 76次 阅读
请问如何做好ESD保护,让电路免受“骚扰”?

红外发射模块原理说明

本文主要介绍了红外发射模块原理说明。

发表于 06-27 08:00 77次 阅读
红外发射模块原理说明

RS485收发的三种常用电路

使用DC-DC器件可以产生1组与微处理器电路完全隔离的电源输出,用于向RS485收发器提供+5V电源....

的头像 玩转单片机 发表于 06-25 10:57 655次 阅读
RS485收发的三种常用电路

锂离子电池的组成及工作原理,锂离子电池的安全隐患

一般来说,锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸,出现这些问题的根源在于电池内部的热失控,除此之外....

的头像 锂电联盟会长 发表于 06-25 10:37 549次 阅读
锂离子电池的组成及工作原理,锂离子电池的安全隐患

在程序处于调试阶段使用仿真器,可是一旦产品化后,程序更新不会再使用Jtag口,板载只预留了串口,如何更新程序?

发表于 06-25 02:09 41次 阅读
在程序处于调试阶段使用仿真器,可是一旦产品化后,程序更新不会再使用Jtag口,板载只预留了串口,如何更新程序?

半导体产业上游依旧是欧美日垄断

发改委与建行共同发起设立3000亿元战略性新兴产业发展基金 国家发展改革委与中国建设银行将建立战略合....

的头像 管家婆生活幽默发烧友网工程师 发表于 06-23 09:32 852次 阅读
半导体产业上游依旧是欧美日垄断

检测皮肤电阻变化的4个测谎电路

我们来看几个有趣的“测谎仪”小电路,它们的原理是检测手指间的皮肤电阻。

的头像 MCU开发加油站 发表于 06-22 08:36 987次 阅读
检测皮肤电阻变化的4个测谎电路

请问为何仿真器XDS100-V2通过CCS的console烧写AMIC110_ICE_EVM评估板上McSPI flash 速度很慢?

发表于 06-21 05:02 98次 阅读
请问为何仿真器XDS100-V2通过CCS的console烧写AMIC110_ICE_EVM评估板上McSPI flash 速度很慢?

用OMAPL138进行SOC开发当把ARM的时钟调到超过200M时,仿真器就会断开连接,但是程序依然在跑并且执行正确,这是为什么?

发表于 06-21 04:49 56次 阅读
用OMAPL138进行SOC开发当把ARM的时钟调到超过200M时,仿真器就会断开连接,但是程序依然在跑并且执行正确,这是为什么?

请问有谁知道官方买的MSP-TS430RSB40仿真器是什么型号?

发表于 06-21 04:35 32次 阅读
请问有谁知道官方买的MSP-TS430RSB40仿真器是什么型号?

汽车管家婆生活幽默模块常用不同类型的接口电路实例

结合在实际系统设计中,模块与汽车其他管家婆生活幽默模块进行信息互联,不同类型的接口电路实例,提供出来和大家一起....

的头像 管家婆生活幽默工程专辑 发表于 06-20 09:02 576次 阅读
汽车管家婆生活幽默模块常用不同类型的接口电路实例

正激与反激的工作最大区别是什么?

如用正激电路做多路输出原理上存在的问题:1:如每路输出不用电感,那么对输入变化没有稳压作用,且没有开....

的头像 管家婆生活幽默工程专辑 发表于 06-19 08:44 742次 阅读
正激与反激的工作最大区别是什么?

解决软硬结合板涨缩的问题,如何控制与改善?

要保证烘烤板所引起的涨缩稳定,首先要过程控制的一致性,在材料统一的前提下,每次烘烤板升温与降 温的操....

的头像 PCB资讯 发表于 06-15 14:17 670次 阅读
解决软硬结合板涨缩的问题,如何控制与改善?

接地的分类,电路要怎么样接地才正确?

数字地(DG)是系统中数字电路零电位的公共基准地线。由于数字电路工作在脉冲状态,特别是脉冲的前后沿较....

的头像 管家婆生活幽默工程专辑 发表于 06-15 08:35 709次 阅读
接地的分类,电路要怎么样接地才正确?

数字集成电路设计入门的Verilog详细中文资料概述

Verilog既是一种行为描述的语言也是一种结构描述语言。Verilog模型可以是实际电路的不同级别....

发表于 06-15 08:00 64次 阅读
数字集成电路设计入门的Verilog详细中文资料概述

介绍集成效应晶体管充电器热能布置技术

视频主讲集成效应晶体管充电器热能布置相关技术。

的头像 TI视频 发表于 06-13 13:03 317次 观看
介绍集成效应晶体管充电器热能布置技术

FPGA定点小数的常规格式、相对于浮点小数的优势与劣势和计算的概述

所谓定点小数,就是小数点固定地隐含在某一位置上的数据。由于小数点的位置是固定的,所以就没有必要储存它....

的头像 管家婆生活幽默技术应用ChinaAET 发表于 06-12 19:34 766次 阅读
FPGA定点小数的常规格式、相对于浮点小数的优势与劣势和计算的概述

TL431几种常用的用法

TL431的主要作用是使得电路获得更稳定的电压,TL431是一种较为精密的可控稳压源,有着较为特殊的....

的头像 面包板社区 发表于 06-08 15:35 950次 阅读
TL431几种常用的用法

TC9012F电路技术及应用介绍

TC9012F是一种通用型红外遥控信号发送用的CMOS大规模集成电路,其为4位专用微控制器。

发表于 06-07 09:40 97次 阅读
TC9012F电路技术及应用介绍

YN5049/5050多路红外遥控接收器功能及电路图介绍

YN5049/5050多路红外遥控接收器是与YN5048多路红外遥控发射器桎使用的遥控专用接收集成电....

发表于 06-07 09:20 144次 阅读
YN5049/5050多路红外遥控接收器功能及电路图介绍

YH5103 /YH5103-IR电路技术介绍

YH5103 /YH5103-IR 是无线电或红外线遥控编码集成电路,适用于防盗系统等。内部电路由振....

发表于 06-07 09:20 110次 阅读
YH5103 /YH5103-IR电路技术介绍

PCB设计:六个让你受益匪浅的好习惯

其实现在不光高级的PCB设计软件需要设置布线规则,一些简单易用的PCB工具同样可以进行规则设置。人脑....

的头像 贸泽管家婆生活幽默设计圈 发表于 06-07 08:34 1681次 阅读
PCB设计:六个让你受益匪浅的好习惯

135卷片报位电路介绍

关该电路主要由计数器C180和TWH8751组成。其中TWH8751组成振荡器,其振荡频率约为1kH....

发表于 06-06 15:40 93次 阅读
135卷片报位电路介绍

模拟运算放大器入门的介绍

能量守恒是电路系统必须满足的一个定律,实际上工作中很多人在分析电路时,用了很多复杂的分析方法,最后发....

的头像 模拟混合信号设计验证 发表于 06-04 08:47 1755次 阅读
模拟运算放大器入门的介绍

充电桩详细电路套图(免费下载)

本文档的主要内容是充电桩的详细电路套图

发表于 06-01 11:00 249次 阅读
充电桩详细电路套图(免费下载)

CCS与JTAG仿真器连接的15个问题汇总和解决方案详细概述

本文的主要内容介绍的是CCS与JTAG仿真器连接的15个问题汇总和解决方案详细概述

发表于 05-31 11:07 64次 阅读
CCS与JTAG仿真器连接的15个问题汇总和解决方案详细概述

电力系统的远程通信更新程序设计的详细资料概述

由于电力系统自动化设备大多安装在野外,给程序维护工作带来了极大的困难。已安装的设备若出现程序缺陷,或....

发表于 05-30 15:22 60次 阅读
电力系统的远程通信更新程序设计的详细资料概述

WEBENCH®接口的高速通道仿真工具分析

对信号完整性工程师而言,高速串行链路仿真是功能强大的工具。这些仿真可让设计人员大致了解系统性能预测,....

的头像 管家婆生活幽默设计 发表于 05-30 09:44 1048次 阅读
WEBENCH®接口的高速通道仿真工具分析

毫米波电路中的传输线技术性能优化详细解析

在高频电路设计中,可以采用多种不同的传输线技术来进行信号的传输,如常见的同轴线、微带线、带状线和波导....

发表于 05-25 10:45 570次 阅读
毫米波电路中的传输线技术性能优化详细解析

​了解如何创建一个设计,及运行Vout变换仿真

对于服务器、以太网交换机、基站、以及等云端基础设施终端设备内电源的功率密度的要求越来越高。为了应对这....

的头像 管家婆生活幽默设计 发表于 05-25 09:51 1514次 阅读
​了解如何创建一个设计,及运行Vout变换仿真

Vivado UltraFast设计方法中文版讲解

这个培训将会深度介绍适于Xililnx 可编程门阵列的HDL代码风格, 产生和验证时序约束的正确方法....

的头像 EE techvideo 发表于 05-23 15:47 605次 观看
Vivado UltraFast设计方法中文版讲解

单片机外接键盘电路

键盘接口电路是单片机系统设计非常重要的一环,作为人机交互界面里最常用的输入设备。我们可以通过键盘输入....

的头像 玩转单片机 发表于 05-22 11:21 3952次 阅读
单片机外接键盘电路

五层做硬件的境界

能创新,能够在已有电路或者方案之上,做出创新产品;或者在某个技术领域能够实现技术先进性,做出的产品有....

的头像 玩转单片机 发表于 05-22 11:01 710次 阅读
五层做硬件的境界

荐读:如何学习FPGA?为什么你会觉得FPGA难学?

很多人问我该如何去学FPGA,那么今天咱们就来聊一聊。 一、入门首先要掌握HDL(HDL=veril....

的头像 FPGA学习交流 发表于 05-22 10:43 1733次 阅读
荐读:如何学习FPGA?为什么你会觉得FPGA难学?

零欧电阻的使用方法

元件选用过程中,会看到阻值为零的电阻。那么问题来了!既然电阻阻值为零,那么它还叫电阻吗?如果电阻近似....

的头像 EDA设计智汇馆 发表于 05-21 14:37 531次 阅读
零欧电阻的使用方法

硅谷占领了芯片设计金字塔的顶尖——详解芯片设计流程

虽然采用自下而上设计的系统结构清晰明了,但作为传统的系统硬件设计方法,在系统设计的早期就将系统人为地....

的头像 传感器技术 发表于 05-21 10:23 2067次 阅读
硅谷占领了芯片设计金字塔的顶尖——详解芯片设计流程

欠压、过压和电源反向保护

LTC4365 中两个准确 (±1.5%) 的比较器用于监视 VIN 上的过压 (OV) 和欠压 (....

的头像 亚德诺半导体 发表于 05-16 17:00 720次 阅读
欠压、过压和电源反向保护

一种以反激式微型逆变器为基础解决光伏并网系统中二次功率扰动的问题

图8为并网电流和电网侧的电压、光伏板的输出电流以及解耦电路中解耦电容电压纹波。随着解耦电容不断的放....

的头像 管家婆生活幽默技术应用ChinaAET 发表于 05-15 09:14 1208次 阅读
一种以反激式微型逆变器为基础解决光伏并网系统中二次功率扰动的问题

verilog是什么_verilog的用途和特征是什么

本文首先介绍了verilog的概念和发展历史,其次介绍了verilog的特征与Verilog的逻辑门....

发表于 05-14 14:22 457次 阅读
verilog是什么_verilog的用途和特征是什么