Jiho Kang

Hello!!

HDL은 “Hardware Description Language”의 약자로, 하드웨어의 동작을 소프트웨어적으로 기술하는데 사용되는 언어이다. 주로 하드웨어를 제작하기 전에 시뮬레이션을 통해 검증하기 위한 용도로 사용된다.

HDL과 프로그래밍 언어와의 차이

HDL은 하드웨어의 동작을 기술하고 있기 때문에 기본적으로 동시성을 가진다.


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class ExampleClass {
    public static void main(String[] args) {
        final Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        final int a1 = scanner.nextInt();
        final int a2 = scanner.nextInt();
        final int result = getAverage(a1, a2);
        System.out.println("The result of the operation is " + result);
    }

    private int getAverage(final int a1, final int a2) {
        return (a1 + a2) / 2;
    }
}

위의 간단한 자바 프로그램은 다음과 같은 순서로 동작한다.

  1. line 3~6: 표준 입력을 받는 scanner 객체를 생성하고, 인자로 쓰일 정수 두 개를 입력받는다.
  2. line 7: getAverage(a1, a2)를 호출하여 두 정수의 평균값을 구한다.
  3. line 8: 결과를 표준 출력으로 뱉는다.


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module mkExampleModule();
  Reg#(Bit#(2)) counter1 <- mkReg(0);
  Reg#(Bit#(2)) counter2 <- mkReg(1);
  
  rule doSwap;
    counter1 <= counter2;
    counter2 <= counter1;
  endrule
endmodule

이번엔 위의 간단한 HDL 코드를 살펴보자. 코드에 대한 자세한 설명은 하지 않겠다. 위 코드는 매 clock cycle마다 doSwap이라는 동작을 하는 하드웨어를 기술한 코드이다.

  • line 2~3: 2bit를 저장할 수 있는 레지스터 counter1과 counter2를 module 안에 정의했다.
  • line 5~8: 매 clock cycle마다 이 하드웨어가 수행할 동작을 기술했다.
    • 이 때, line 6과 7은 동시에 수행된다.
    • 따라서 doSwap이 수행될 때마다 counter1과 counter2의 값이 서로 바뀌게 된다.

여기서 포인트는 line 6과 line 7은 각각 counter1과 counter2라는 하드웨어의 동작을 기술한 것인데, 서로 다른 두 하드웨어가 순차적으로 동작할 이유가 전혀 없다!

이처럼 HDL을 짤 때는 항상 소프트웨어적으로 생각하는 것이 아닌, 하드웨어 관점에서의 접근이 필요하다.


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