VHDL

VHDLは、強い型システムと厳密な文法を特徴とするハードウェア記述言語（HDL）で、FPGA・ASIC のデジタル回路設計に広く使われています。

Verilog が“書きやすさ”を重視するのに対し、VHDL は“堅牢性・厳密性”を重視した言語です。

1. VHDL とは何か

VHDL は、1980年代に米国国防総省（DoD）が主導して開発した HDL で、IEEE 1076 として標準化されています。

● 特徴

• 強力な型システム（integer, std_logic, array, record など）
• 文法が厳密で、バグが入りにくい
• FPGA ベンダー（特に欧州圏）で人気

2. VHDL が使われる場面

● FPGA 開発

特に欧州企業や防衛・産業機器では VHDL が主流。

● 安全性が求められる分野

• 航空宇宙
• 自動車
• 医療機器
• 産業制御
  → 型の厳密さが品質に直結する。

3. VHDL の基本構造

● Entity（外部インターフェース）

entity adder is port(
  a, b : in std_logic_vector(7 downto 0);
  sum : out std_logic_vector(7 downto 0)
);
end entity;

● Architecture（内部動作）

architecture rtl of adder is begin
  sum <= a + b;
end architecture;

● Signal（内部配線）

signal temp : std_logic;

● Process（逐次処理）

process(clk) begin
  if rising_edge(clk) then
    q <= d;
  end if;
end process;

4. VHDL の強み

● 型が強い → バグが入りにくい

std_logic / std_logic_vector の厳密さは Verilog より堅牢。

● 合成結果が安定しやすい

文法が厳密なため、意図しない回路が生成されにくい。

5. Verilog との違い

6. VHDL を使うときの注意点

● 文法が厳密で、初心者はつまずきやすい

→ しかし慣れると品質が安定する。

● 記述量が多い

→ package や record を使うと改善。

● ベンダー依存の拡張がある

→ 特に FPGA では注意。

7. VHDL を学ぶメリット

• 型が強く、堅牢な設計ができる
• 産業機器・防衛・航空宇宙などで需要が高い
• Verilog も理解しやすくなる（概念が共通）

8. まとめ

VHDL は、堅牢性・厳密性を重視した HDL で、特に FPGA や安全性が求められる分野で強みを発揮します。VHDL は、Verilog と並ぶ“もう一つの強力な HDL”として、今も現場で確実に使われ続けている。