Verilog HDL（硬件描述语言）是一种用于描述和设计数字电路与数字系统的模块化语言。它允许工程师以文本形式编写设计文件，并在电子设计自动化（EDA）工具中建立电路模型，进行仿真验证。HDL的历史已有三十多年，最早形式出现在20世纪80年代，之后逐渐向标准化、集成化发展，最终VHDL和Verilog HDL成为IEEE标准。VHDL源于美国军方项目，1987年成为IEEE标准；而Verilog HDL由Phil Moorby于1983年发明，1995年成为IEEE 1364-1995标准。

Verilog HDL可以用于数字电路建模、仿真验证、时序分析和逻辑综合。设计模型可涵盖不同的抽象级别，包括系统级、算法级、RTL级、门级和开关级。Verilog的特点包括形式化表示电路行为和结构，借用C语言的结构和语句，支持混合建模以及用户定义原语（UDP）。相较于C语言，Verilog语句和函数类似，但支持阻塞赋值和非阻塞赋值，而C语言仅支持赋值语句。

在Verilog中，模块定义使用module和endmodule关键字，端口可以声明为输入（input）或输出（output）。与VHDL相比，Verilog语法较为简洁，模块化清晰，易于学习和使用，在仿真工具支持方面表现出色。在系统级抽象能力和测试激励模块编写上，Verilog也具有优势。然而，VHDL在门级和开关电路的描述上更为强大，且更适合于标准化程度高、涉及多方协作的大型项目。

Verilog HDL的基本结构通常以模块定义开始。模块名与端口列表在括号中定义，模块主体通过代码块表示，并以endmodule关键字结束。模块中可以包含数据流、行为和结构描述。数据流描述使用assign语句，行为描述通过always块实现，结构描述则通过元件实例化和互连进行。

Verilog支持不同的抽象级别，设计者可根据设计阶段选择适合的抽象级别进行设计与仿真。在较低级别如门级，设计者可以详细描述每个逻辑门及其连接；而在更高层次如RTL级，设计重点转向数据流和逻辑操作的描述。

例如，一个典型的8位全加器模型，模块名为adder8，定义了两个输入端口（a和b）、一个进位输入（cin）、一个总和输出（sum）和一个进位输出（cout）。使用assign语句实现加法逻辑，并将结果赋给cout和sum。

另一个例子是8位计数器，模块名为counter8，包含输出端口（out）、进位输出（cout）、数据输入（data）、载入控制信号（load）、进位输入（cin）和时钟输入（clk）。计数器通过always块实现，基于时钟信号、载入控制等条件更新计数值。

掌握Verilog HDL有助于高效地模拟复杂的数字电路，进行设计验证与测试，促进数字逻辑设计的快速迭代和优化。