FPGA原理结构以及内部资源

ulppknot

一、FPGA原理
: |' c, P- H% [' RFPGA中的基本逻辑单元是CLB模块，一个CLB模块一般包含若干个基本的查找表、寄存器和多路选择器资源，因此FPGA中的逻辑表达式基于LUT的。
$ p; W" Y; P5 [3 {8 k8 {* F/ |
) H" x9 z) ?, s- Z: HFPGA内部的编程信息一般存储在SRAM单元中，因此通常的FPGA都是基于SRAM的，所以掉电后信息会丢失，下次上电需要先配置才能使用。
1 ], u- g( f4 B' \& L  G7 S0 C
8 T$ Y! Y* l7 q( |/ |5 ]. V9 U着重介绍Xilinx FPGA，
( V+ Z/ k0 a3 H
" S5 K' N3 ]' E9 K, `4 I6 r二、FPGA产品的速度等级
" X7 `8 }3 N" A2 o, R% B7 p速度等级一般反映一款芯片的性能，速度等级越高，说明芯片内的逻辑延时和布线延时越小，设计的性能要求也越容易达到，随之付出的成本也越大。

对Xilinx FPGA，速度等级一般有“-1”、“-2”、“-3”等，数字越大，速度等级越高，芯片价钱也越贵。
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对Intel FPGA，速度等级一般有“-6”、“-7”、“-8”，数字越小表示速度等级越高、价钱越贵。

' _; b- ]0 ^( C; ~三、FPGA内部资源
逻辑资源块是FPGA内部最重要的资源，Xilinx称其为CLB（configurable logic block）;

- C9 O& f* N4 p, V0 t1 J7系列中，FPGA内部三大主要资源：可编程逻辑单元、可编程I/O单元、布线资源
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  a' d' F" y, i- E
: P) y. H3 s- ]6 y! J8 b1、可配置逻辑单元（configurable logic block）
: x+ u5 x; c; H" _6 @
$ T* B) w7 }7 a3 a* V2 i, s0 XCLB在FPGA中最为丰富，由两个SLICE构成，SLICE分为SLICEL（Logic）和SLICEM（M:Memory），因此CLB可分为CLBLL和CLBLM两类；
/ m1 X* f( q1 u1 V" ]3 G5 h
: {+ k9 n% h7 |9 N, I3 @

* Y2 R2 J* w* PSLICEL和SLICEM内部都包含4个6输入查找表（LUT6）、3个数据选择器（MUX）、1个进位链（carry chain）和8个触发器（Flip-Flop）；



1 K( W% F5 g* v# a2、存储单元（Block RAM）
4 Y9 [1 N5 }: u3 O. j
, z( o2 L9 `% X7 u4 kBlock RAM可以被配置为同步、异步、单端口、双端口的RAM或FIFO,或者ROM;
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3、运算单元（DSP48E1）
' r% J# n$ e1 ~* k, ]7 \5 l
当FPGA需要复杂的运算时，会使用DSP48E1，例如乘法；

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2 f6 E2 A6 o2 W; [' z* A

fanichicl

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