Hardware Description Language의 줄임말인 HDL은 칩을 설계하고 테스트하기 위한 언어입니다.
기본단위는 칩이며 이 칩들은 input pin과 output pin을 갖지며 내부적인 연산을 통해 input에서 output으로 boolean
형식의 데이터가 이동하게 됩니다.
이때 내부적인 연산은 다른 칩들에 intput을 넣고 output을 받는 과정으로 이루어집니다.
즉 input과 output만을 이용하여 설계해야합니다.
예시로 아래의 Nand 칩을 설계해 보겠습니다.
CHIP Nand{
//IN에서는 input pin들을 정의
IN x, y;
//OUT에서는 output pin을 정의
OUT ret;
/* 이때 배열의 형태로 pin들을 정의할 수 있다.
* 위의 x, y 대신 x[2]로 하여 x[0]와 x[1]으로 각 pin원소를 접근할 수 있다.
* output pin도 마찬가지로 정의가능
*/
//PARTS에서는 처리할 내용을 작성한다.
PARTS:
And(a = x, b = y, out = o1);
Not(in = o1, out = ret)
/* 다른칩에 접근할때는 '칩이름(핀이름 = 현재핀에서사용하는핀)'식으로
* 접근한다.
* input pin에 접근하는 pin은 값을 전달,
* output pin에 접근하는 pin은 값을 받아온다.
* ex. Nand(x = a, y = b, ret = out);
*
* 이때 out에 해당하는 핀에 internal pin을 연결할 수 있다.
* 예를들어 위의 'o1'이 internal pin인데 여러 칩들을 연결할때
* output의 이름을 붙여주는 역할을 한다.
*/
}
not gate는 input을 반전 시켜 output으로 출력합니다.
| a | not(a) |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
CHIP Not{
IN in;
OUT out;
PARTS:
Nand(a = in, b = in, out = out);
}
and gate는 두 input이 모두 1 일때만 1을 출력합니다.
| a | b | and(a, b) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
CHIP And{
IN a, b;
OUT out;
PARTS:
Nand(a = a, b = b, out = notAnd);
Nand(a = notAnd, b = notAnd, out = out);
}
or gate는 입력 a, b중 하나라도 1이면 1을 출력합니다.
| a | b | or(a, b) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
이를 Nand gate만으로 만들기 위해 드모르간의 법칙을 사용할 수 있습니다.
즉 a + b = ~a * ~b(+: or, *: and)
CHIP Or{
IN a, b;
OUT out;
PARTS:
Nand(a = a, b = b, out = nota); // ~a
Nand(a = b, b = b, out = notb); // ~b
Nand(a = nota, b = notb, out = o1); // ~(~a*~b)
Nand(a = o1, b = o1, out = out); // ~(~(~a*~b))
}