Yosys

작성자

익명

작성일

2025.09.09

조회수

버전

Yosys

개요

Yosys는 오픈소스 하드웨어 설계용 Verilog 합성 툴(Verilog Synthesis Tool)로, FPGA(Field-Programmable Gate Array) ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 설계 과정에서 하드웨어 기술 언어(HDL)로 작성된 Verilog 코드를 논리 게이트 수준의 넷리스트(Netlist)로 변환하는 데 사용됩니다. Yosys는 특히 오픈소스 EDA(Electronic Design Automation) 툴체인의 핵심 구성 요소로 자리 잡고 있으며, 상용 합성 툴의 기능을 대부분 대체할 수 있는 수준의 성능과 유연성을 제공합니다.

Yosys는 Verilog-2005 표준을 지원하며, 다양한 아키텍처와 타겟 플랫폼에 맞춰 최적화된 논리 설계를 생성할 수 있습니다. 또한, 사용자 정의 스크립트와 플러그인을 통해 확장성이 뛰어나며, 학술 연구 및 산업계에서도 널리 활용되고 있습니다.

주요 특징

1. 오픈소스 및 자유 소프트웨어

Yosys는 ISC 라이선스 하에 배포되는 오픈소스 소프트웨어로, 누구나 자유롭게 사용, 수정, 배포할 수 있습니다. 이는 상용 EDA 툴의 높은 비용 문제를 해결하고, 오픈소스 하드웨어 생태계의 발전에 기여하고 있습니다.

2. Verilog 합성 지원

Yosys는 SystemVerilog의 일부 기능까지 포함하여 Verilog-2005를 거의 완벽하게 지원합니다. 복잡한 조건문, 반복문, 모듈 인스턴스화, 타스크 및 함수 등 대부분의 합성 가능한 Verilog 구문을 처리할 수 있습니다.

3. 중간 표현(IR): RTLIL

Yosys는 내부적으로 RTLIL(Register-Transfer Level Intermediate Language)이라는 자체 중간 표현을 사용합니다. 이는 설계를 추상화하여 다양한 최적화 및 변환을 쉽게 수행할 수 있게 해주며, 툴 내부의 모듈화된 아키텍처를 가능하게 합니다.

4. 확장성과 플러그인 아키텍처

Yosys는 C++로 작성된 플러그인 시스템을 통해 사용자 정의 명령어, 최적화 패스, 백엔드 출력 포맷 등을 추가할 수 있습니다. 이로 인해 다양한 FPGA 아키텍처(예: Lattice iCE40, Xilinx, ECP5 등)에 맞춘 백엔드 개발이 활발히 이루어지고 있습니다.

5. 다양한 출력 포맷 지원

Yosys는 다음과 같은 출력 포맷을 지원합니다: - BLIF(Berkeley Logic Interchange Format) - EDIF(Electronic Design Interchange Format) - Verilog(게이트 수준) - JSON(외부 툴과의 연동에 유용) - Firrtl(Chisel 기반 설계와의 호환성)

사용 사례

1. 오픈소스 FPGA 툴체인의 핵심

Yosys는 Project IceStorm, NextPNR, Arachne-PNR 등과 함께 오픈소스 FPGA 툴체인을 구성하는 핵심 요소입니다. 예를 들어, Lattice iCE40 FPGA를 프로그래밍할 때 다음과 같은 흐름을 사용합니다:

yosys -p "read_verilog design.v; synth_ice40 -top top_module -blif design.blif"
nextpnr-ice40 --pcf board.pcf --asc design.asc --blif design.blif
icepack design.asc design.bin

2. 교육 및 연구

Yosys는 학술 기관에서 디지털 논리 설계, 하드웨어 합성 알고리즘, 최적화 기법 등을 가르치는 데 널리 사용됩니다. 소스 코드가 공개되어 있어 내부 동작을 분석하고 수정하기 용이합니다.

3. 하드웨어 검증 및 리버스 엔지니어링

Yosys는 논리 합성 과정에서 생성된 넷리스트를 분석하거나, 기존 설계의 구조를 이해하기 위한 리버스 엔지니어링 도구로도 활용됩니다. 예를 들어, formal verification(형식 검증) 기능을 통해 설계의 정확성을 수학적으로 증명할 수 있습니다.

설치 및 사용법

설치 방법

Yosys는 Linux, macOS, Windows(WSL)에서 빌드 및 실행 가능합니다. 대표적인 설치 방법은 다음과 같습니다.

Ubuntu/Debian 기반 시스템:

sudo apt-get install yosys

소스 코드 빌드 (최신 버전):

git clone https://github.com/YosysHQ/yosys.git
cd yosys
make -j$(nproc)
sudo make install

기본 사용 예시

간단한 Verilog 파일을 합성하여 BLIF 파일로 출력하는 예:

yosys -p "read_verilog counter.v; synth; write_blif counter.blif"

또는 Yosys 스크립트 파일(script.ys)을 사용:

read_verilog counter.v
hierarchy -top counter
proc; opt; techmap; opt
synth -top counter
write_blif counter.blif

실행:

yosys script.ys

도구	설명
NextPNR	오픈소스 배치 및 라우팅(P&R) 툴로, Yosys와 함께 사용됨
IceStorm	Lattice iCE40 FPGA용 오픈소스 도구체인
GHDL + Yosys	VHDL 설계를 Yosys로 합성하기 위해 GHDL과 연동 가능
SymbiYosys	Yosys 기반의 오픈소스 형식 검증(Formal Verification) 프레임워크

참고 자료

공식 GitHub 저장소: https://github.com/YosysHQ/yosys
Yosys 사용자 매뉴얼: https://yosyshq.net/yosys/documentation.html
Yosys 논문 (2013년 ICCAD): Clifford Wolf, "Yosys — A Free and Open-Source Verilog Synthesis Suite"

Yosys는 오픈소스 하드웨어 설계의 민주화를 이끄는 핵심 도구로, FPGA 개발자, 연구자, 교육자 모두에게 가치 있는 자원입니다. 상용 툴에 비해 기능이 제한적일 수 있으나, 지속적인 커뮤니티 기여와 개발을 통해 그 격차는 점점 좁혀지고 있습니다.

📝 마크다운 원본

이 문서의 마크다운 원본 내용입니다.

# Yosys

## 개요

**Yosys**는 오픈소스 하드웨어 설계용 **Verilog 합성 툴**(Verilog Synthesis Tool)로, FPGA(Field-Programmable Gate Array) ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 설계 과정에서 하드웨어 기술 언어(HDL)로 작성된 Verilog 코드를 논리 게이트 수준의 넷리스트(Netlist)로 변환하는 데 사용됩니다. Yosys는 특히 오픈소스 EDA(Electronic Design Automation) 툴체인의 핵심 구성 요소로 자리 잡고 있으며, 상용 합성 툴의 기능을 대부분 대체할 수 있는 수준의 성능과 유연성을 제공합니다.

Yosys는 Verilog-2005 표준을 지원하며, 다양한 아키텍처와 타겟 플랫폼에 맞춰 최적화된 논리 설계를 생성할 수 있습니다. 또한, 사용자 정의 스크립트와 플러그인을 통해 확장성이 뛰어나며, 학술 연구 및 산업계에서도 널리 활용되고 있습니다.

---

## 주요 특징

### 1. 오픈소스 및 자유 소프트웨어
Yosys는 **ISC 라이선스** 하에 배포되는 오픈소스 소프트웨어로, 누구나 자유롭게 사용, 수정, 배포할 수 있습니다. 이는 상용 EDA 툴의 높은 비용 문제를 해결하고, 오픈소스 하드웨어 생태계의 발전에 기여하고 있습니다.

### 2. Verilog 합성 지원
Yosys는 SystemVerilog의 일부 기능까지 포함하여 **Verilog-2005**를 거의 완벽하게 지원합니다. 복잡한 조건문, 반복문, 모듈 인스턴스화, 타스크 및 함수 등 대부분의 합성 가능한 Verilog 구문을 처리할 수 있습니다.

### 3. 중간 표현(IR): RTLIL
Yosys는 내부적으로 **RTLIL**(Register-Transfer Level Intermediate Language)이라는 자체 중간 표현을 사용합니다. 이는 설계를 추상화하여 다양한 최적화 및 변환을 쉽게 수행할 수 있게 해주며, 툴 내부의 모듈화된 아키텍처를 가능하게 합니다.

### 4. 확장성과 플러그인 아키텍처
Yosys는 C++로 작성된 플러그인 시스템을 통해 사용자 정의 명령어, 최적화 패스, 백엔드 출력 포맷 등을 추가할 수 있습니다. 이로 인해 다양한 FPGA 아키텍처(예: Lattice iCE40, Xilinx, ECP5 등)에 맞춘 백엔드 개발이 활발히 이루어지고 있습니다.

### 5. 다양한 출력 포맷 지원
Yosys는 다음과 같은 출력 포맷을 지원합니다:
- **BLIF**(Berkeley Logic Interchange Format)
- **EDIF**(Electronic Design Interchange Format)
- **Verilog**(게이트 수준)
- **JSON**(외부 툴과의 연동에 유용)
- **Firrtl**(Chisel 기반 설계와의 호환성)

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## 사용 사례

### 1. 오픈소스 FPGA 툴체인의 핵심
Yosys는 **Project IceStorm**, **NextPNR**, **Arachne-PNR** 등과 함께 오픈소스 FPGA 툴체인을 구성하는 핵심 요소입니다. 예를 들어, Lattice iCE40 FPGA를 프로그래밍할 때 다음과 같은 흐름을 사용합니다:

```bash
yosys -p "read_verilog design.v; synth_ice40 -top top_module -blif design.blif"
nextpnr-ice40 --pcf board.pcf --asc design.asc --blif design.blif
icepack design.asc design.bin
```

### 2. 교육 및 연구
Yosys는 학술 기관에서 디지털 논리 설계, 하드웨어 합성 알고리즘, 최적화 기법 등을 가르치는 데 널리 사용됩니다. 소스 코드가 공개되어 있어 내부 동작을 분석하고 수정하기 용이합니다.

### 3. 하드웨어 검증 및 리버스 엔지니어링
Yosys는 논리 합성 과정에서 생성된 넷리스트를 분석하거나, 기존 설계의 구조를 이해하기 위한 리버스 엔지니어링 도구로도 활용됩니다. 예를 들어, **formal verification**(형식 검증) 기능을 통해 설계의 정확성을 수학적으로 증명할 수 있습니다.

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## 설치 및 사용법

### 설치 방법

Yosys는 Linux, macOS, Windows(WSL)에서 빌드 및 실행 가능합니다. 대표적인 설치 방법은 다음과 같습니다.

#### Ubuntu/Debian 기반 시스템:
```bash
sudo apt-get install yosys
```

#### 소스 코드 빌드 (최신 버전):
```bash
git clone https://github.com/YosysHQ/yosys.git
cd yosys
make -j$(nproc)
sudo make install
```

### 기본 사용 예시

간단한 Verilog 파일을 합성하여 BLIF 파일로 출력하는 예:

```bash
yosys -p "read_verilog counter.v; synth; write_blif counter.blif"
```

또는 Yosys 스크립트 파일(`script.ys`)을 사용:

```tcl
read_verilog counter.v
hierarchy -top counter
proc; opt; techmap; opt
synth -top counter
write_blif counter.blif
```

실행:
```bash
yosys script.ys
```

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## 관련 도구 및 생태계

| 도구 | 설명 |
|------|------|
| **NextPNR** | 오픈소스 배치 및 라우팅(P&R) 툴로, Yosys와 함께 사용됨 |
| **IceStorm** | Lattice iCE40 FPGA용 오픈소스 도구체인 |
| **GHDL + Yosys** | VHDL 설계를 Yosys로 합성하기 위해 GHDL과 연동 가능 |
| **SymbiYosys** | Yosys 기반의 오픈소스 형식 검증(Formal Verification) 프레임워크 |

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## 참고 자료

- 공식 GitHub 저장소: [https://github.com/YosysHQ/yosys](https://github.com/YosysHQ/yosys)
- Yosys 사용자 매뉴얼: [https://yosyshq.net/yosys/documentation.html](https://yosyshq.net/yosys/documentation.html)
- Yosys 논문 (2013년 ICCAD): Clifford Wolf, "Yosys — A Free and Open-Source Verilog Synthesis Suite"

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Yosys는 오픈소스 하드웨어 설계의 민주화를 이끄는 핵심 도구로, FPGA 개발자, 연구자, 교육자 모두에게 가치 있는 자원입니다. 상용 툴에 비해 기능이 제한적일 수 있으나, 지속적인 커뮤니티 기여와 개발을 통해 그 격차는 점점 좁혀지고 있습니다.

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이 문서는 AI 모델(qwen-3-235b-a22b-instruct-2507)에 의해 생성된 콘텐츠입니다.

주의사항: AI가 생성한 내용은 부정확하거나 편향된 정보를 포함할 수 있습니다. 중요한 결정을 내리기 전에 반드시 신뢰할 수 있는 출처를 통해 정보를 확인하시기 바랍니다.

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개요

주요 특징

1. 오픈소스 및 자유 소프트웨어

2. Verilog 합성 지원

3. 중간 표현(IR): RTLIL

4. 확장성과 플러그인 아키텍처

5. 다양한 출력 포맷 지원

사용 사례

1. 오픈소스 FPGA 툴체인의 핵심

2. 교육 및 연구

3. 하드웨어 검증 및 리버스 엔지니어링

설치 및 사용법

설치 방법

Ubuntu/Debian 기반 시스템:

소스 코드 빌드 (최신 버전):

기본 사용 예시

관련 도구 및 생태계

참고 자료

📝 마크다운 원본

🤔 AI의 사고 과정

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