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RTL

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RTL在电子科学中指的是寄存器转换级电路(Register Transfer Level)的缩写,也叫暂存器转移层次。

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RTL简介

  在集成电路设计中, register-transfer level(RTL)是用于描述同步数字电路操作的抽象级。

  在RTL级,IC是由一组寄存器以及寄存器之间的逻辑操作构成。之所以如此,是因为绝大多数的电路可以被看成由寄存器来存储二进制数据、由寄存器之间的逻辑操作来完成数据的处理,数据处理的流程由时序状态机来控制,这些处理和控制可以用硬件描述语言来描述。

  RTL级和门级简单的区别在于,RTL是用硬件描述语言(Verilog 或VHDL)描述理想达到的功能,门级则是用具体的逻辑单元(依赖厂家的库)来实现你的功能,门级最终可以在半导体厂加工成实际的硬件,一句话,RTL和门级是设计实现上的不同阶段,RTL经过逻辑综合后,就得到门级。

  RTL描述是可以表示为一个有限状态机,或是一个可以在一个预定的时钟周期边界上进行寄存器传输的更一般的时序状态机,通常VHDL/verilog两种语言进行描述。

RTL百科

  RTL在电子科学中指的是寄存器转换级电路(Register Transfer Level)的缩写,也叫暂存器转移层次。

  寄存器传输级

  在集成电路设计中, register-transfer level(RTL)是用于描述同步数字电路操作的抽象级。

  在RTL级,IC是由一组寄存器以及寄存器之间的逻辑操作构成。之所以如此,是因为绝大多数的电路可以被看成由寄存器来存储二进制数据、由寄存器之间的逻辑操作来完成数据的处理,数据处理的流程由时序状态机来控制,这些处理和控制可以用硬件描述语言来描述。

  RTL级和门级简单的区别在于,RTL是用硬件描述语言(Verilog 或VHDL)描述理想达到的功能,门级则是用具体的逻辑单元(依赖厂家的库)来实现你的功能,门级最终可以在半导体厂加工成实际的硬件,一句话,RTL和门级是设计实现上的不同阶段,RTL经过逻辑综合后,就得到门级。

  RTL描述是可以表示为一个有限状态机,或是一个可以在一个预定的时钟周期边界上进行寄存器传输的更一般的时序状态机,通常VHDL/verilog两种语言进行描述。

  RTL电路是最早研制成功的一种有实用价值的集成电路。有N 个门的输入端并接在DCTL电路输出端,因为DCTL电路输出端门的晶体管基极导通电压,电流曲线并不能完全一致,并联在一起,输入电流易出现分配不均匀的现象。输入电流小的负载门可能得不到足够的基极驱动电流,达不到饱和,从而输出端可能从应有的“0”态改变到“1”状态,使系统出现差错。负载输入端并接越多,产生电流分配不匀的可能性越大。这种现象叫作“抢电流”。RTL电路是每一输入级基极串接一个电阻,旨在得到改善和补偿,使基极输入电流 Ib对基极-发射极V公式 符号-Ib特性的依赖性小一些。根据 Rb的阻值即可确定RTL电路的最大负载门数。

  RTL电路结构简单,元件少。RTL电路的严重缺点是基极回路有电阻存在,从而限制了电路的开关速度,抗干扰性能也差,使用时负载又不能过多。RTL电路是一种饱和型电路,只适用于低速线路,实际上已被淘汰。为了改善RTL逻辑电路的开关速度,在基极电阻上再并接一个电容,就构成了电阻-电容-晶体管逻辑电路(RCTL)。有了电容,不仅可以加快开关速度,而且还可以加大基极电阻,从而减小电路功耗。但是,大数值电阻和电容在集成电路制造工艺上要占去较大的芯片面积,而且取得同样容差值的设计也比较困难。因此,RCTL电路实际上也没有得到发展。

  行为级和RTL级的区别

  RTL级,registertransferlevel,指的是用寄存器这一级别的描述方式来描述电路的数据流方式;而Behavior级指的是仅仅描述电路的功能而可以采用任何verilog语法的描述方式。鉴于这个区别,RTL级描述的目标就是可综合,而行为级描述的目标就是实现特定的功能而没有可综合(可实现)的限制。

  行为级是RTL的上一层,行为级是最符合人类逻辑思维方式的描述角度,一般基于算法,用C/C++来描述。从行为级到RTL级的转换,一般都是由IC设计人员手工翻译。

  这个过程繁琐,工作量很大,特别是随着数字系统的复杂性提升,这样的纯手工“翻译”过程容易出错,且使得开发周期变长。一批高级综合工具应运而生。如Menter Graphics的高层次综合工具Catapult C Synthesis。能够将数字系统的行为级描述映射为RTL设计,并满足给定的目标限制。从层次由上到下,数字系统的设计过程为:

  Idea-》行为级描述-》rtl描述-》门级网标-》物理版图

  行为级的描述更多的是采取直接赋值的形式,只能看出结果,看不出数据流的实际处理过程。其中又大量采用算术运算,延迟等一些无法综合的语句。常常只用于验证仿真。

  RTL级的描述就会更详细一些,并且从寄存器的角度,把数据的处理过程表达出来。可以容易地被综合工具综合成电路的形式。

  行为级描述可是说是RTL的上层描述,比RTL更抽象。行为描述不关心电路的具体结构,只关注算法。

  有行为综合工具,可以直接将行为级的描述综合为RTL级的,比如Behavioral Compiler。

  在硬件设计中有一句著名的话:thinking of hardware。RTL在很大程度上是对流水线原理图的描述。哪里是组合逻辑,哪里是寄存器,设计者应该了然于胸。组合逻辑到底如何实现,取决于综合器和限制条件。

  rtl级可以理解为,可以直接给综合工具生成你要的网表的代码,而行为级则不行。比如real(浮点实数?)可以用于行为级,而不能用于rtl级!

  Behavior is for testbench for modelling.

  RTL is for synthesis

  语法块如果可以被综合到gate level,就是RTL的。否则就是behavior level的。

  同样是for语句,如果循环条件是常数,就是RTL的,如果是变量,就是behavior的。

  RTL级描述数据在寄存器层次的流动模型。

  always属于行为级模型,是最基本的行为模型,是可以综合的。

  综合与RTL或者行为级没有必然联系,虽然大多数行为模型不能综合

  从网上copy

  目的区别:

  行为级描述目的是加快仿真速度,做法是尽量减少一个always块中要执行的语句数量,其结果不是为了综合,只关注算法。有行为综合工具,可以直接将行为级的描述综合为RTL级的,比如Behavioral Compiler。

  形式区别:

  RTL级描述是为了综合工具能够正确的识别而编写的代码,verilog中有一个可综合的子集,不同的综合工具支持的也有所不同,RTL级的描述就会更详细一些,并且从寄存器的角度,把数据的处理过程表达出来。可以容易地被综合工具综合成电路的形式。可以采用任何verilog语法的描述方式。鉴于这个区别,RTL级描述的目标就是可综合,

  行为级的描述更多的是采取直接赋值的形式,只能看出结果,看不出数据流的实际处理过程。其中又大量采用算术运算,延迟等一些无法综合的语句。常常只用于验证仿真。

  电路区别:

  RTL级,register transfer level,指的是用寄存器这一级别的描述方式来描述电路的数据流方式;RTL在很大程度上是对流水线原理图的描述。哪里是组合逻辑,哪里是寄存器,设计者应该了然于胸。组合逻辑到底如何实现,取决于综合器和限制条件。RTL是晶体管传输级,描述硬件的相互联接关系,一般都可以综合;

  而Behavior级指的是仅仅描述电路的功能而在硬件设计中有一句著名的话:thinking of hardware。简单说,rtl就是用寄存器和组合逻辑组成,不能再用其他construct;behavior就是指定输入和输出之间的关系。

  混乱点:有时感觉RTL级是行为级与数据流级的混合应用。

  乐点:同样是for语句,如果循环条件是常数,就是RTL的,如果是变量,就是behavior的。

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