Verilog HDLシミュレータ Verilatorの活用方法

フリー・ Verilog HDLによるCRC32演算回路を
ソフト C++化して動作を確認する事例で示す
Verilog HDLシミュレータ
Verilatorの活用方法
佐藤達之
HDL設計にシミュレーションは欠かせない．無償で使える機能限定版や評価版を用意している市販シミュレータもあるが，
シミュレーション速度が遅かったりソース・コードに行数制限などがある．シミュレーション速度が高速で行数制限のない
フリーのシミュレータもある．ここではVerilog HDLのソースをC++に変換して実行できるフリーのシミュレータ
Verilatorを取り上げ，実際にVerilog HDLで記述されたCRC演算回路をパソコン上とFPGA評価ボード上で走らせて比
較してみる．
（編集部）
の高機能 HDL シミュレータ / デバッガ ModelSim を Aletera
1．HDL 学習ツールとしての FPGA
統合開発ツールとフリーウェア
FPGA 向けにカスタマイズした ModelSim Altera Edition に
対して，表 1 のように動作速度と回路規模に機能を付けて
無償版としたのが ModelSim ASE です．
● 無償で使えるベンダ提供のツール
ModelSim ASE は Altera FPGA 向けのシミュレータで
大手 FPGA ベンダの米国 Xilinx 社や米国 Altera 社が提
すが，単体でも汎用 HDL シミュレータとして使用できる
供する FPGA デザイン・ツールには，
“タダ”で使用でき
ようです．ただし，ModelSim の提供元である Mentor
る無償版が用意されています．どちらも FPGA をデザイ
Graphics 社の製品紹介ページには「期間限定提供」と記載
ンするための統合開発ツールですが，Verilog HDL/
されており，今後も継続的に提供されるかどうかは不明で
VHDL 言語の学習ツールとしても機能します．
す．Xilinx ISE 向けに ModelSim Xilinx Edition-Ⅲが提供
Xilinx ISE の無償版 WebPack には HDL シミュレータ
されていましたが，最近になって有償版，無償版共に製造
ISE Simulator の機能制限版 ISE Simulator Lite（以下 ISIM
中止になってしまいました．
Lite と略す）が含まれており，FPGA のデザインからシミュ
商用 HDL シミュレータの FPGA 向けの無償バージョン
レーションまで実行できます．ISIM Lite の機能制限は
というのは販促用という位置付けなのか，FPGA ベンダが
HDL コードが 50,000 行を超えるとパフォーマンスが低下
負担するライセンス料が大きいのか理由は分かりません
するというもので，
小規模の回路においてはフル・バージョ
が，長期間にわたって継続的に提供されることは期待できな
ンと同等に機能します．
いようです．
Altera QuartusⅡの無償版 Web Edition では，別途提供
● オープン・ソースのシミュレータ
されている ModelSim Altera Starter Edition（以下 Model
一方でオープン・ソースのフリー・ウェアでも Verilog
Sim ASE と略す）が利用できます．米国 Mentor Graphics 社
HDL や VHDL のシミュレーションを行えるツールが幾つ
表 1　ModelSim Altera Edition の違い
MedelSim-Altera
Starter Edition（ASE）
実行速度
実行行数制限
ライセンス
MedelSim
Altera Edition（AE）
MedelSim PE
ModelSim DE
ModelSim SE
9
12
30
30
100
10,000
なし
なし
なし
なし
不要
Fixed/Floating
Altera のみ
Altera のみ
制約なし
制約なし
制約なし
デバイス・サポート
アルテラ・デバイス
（小・中規模）
アルテラ・デバイス
（すべての規模）
制約なし
制約なし
制約なし
32 ビット OS 対応
Linux/
Windows XP/Vista
Linux/
Windows XP/Vista
Windows XP/Vista/7
Linux/
Windows XP/Vista/7
Linux/Solaris/
Windows XP/Vista/7
64 ビット OS 対応
−
−
−
−
Linux x86-64，
Solaris 64
対応ライブラリ
134 KEYWORD
Fixed/Floating（Option） Fixed/Floating（Option）
Verilog HDL，シミュレータ，ModelSim，CRC32，C ＋＋
Floating
Mar. 2011

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