xilinx fpga學習筆記2

第二章:Xilinx FPGA的結構和分類

目前主流的FPGA都採用基於SRAM工藝的查找表結構,也有一些軍品和宇航級FPGA採用Flash或者熔絲與反熔絲工藝的查找表結構。

1、查找表的結構和功能

查找表(Look-Up-Table)簡稱LUT,LUT本質上就是一個RAM。目前多使用4輸入的LUT,所以每一個LUT可以看成一個有4位地址線的RAM。當用戶通過原理圖或者HDL描述了一個邏輯電路以後,FPGA開發軟件會自動計算邏輯電路的所有可能的結果,並把真值表事先寫入RAM,每輸入一個信號進行邏輯運算就等於輸入一個地址進行查表,找出地址對應的內容,然後輸出。

ps:1、LUT實現組合邏輯的功能由輸入決定,而不是由複雜度決定;

        2、LUT實現組合邏輯有固定傳輸延遲。

2、可配置模塊(CLB)

每個CLB連接到一個開關矩陣用於訪問通用的佈線資源。一個CLB包含一對切片(Slice)。1個Slice包含4個6輸入的查找表、8個觸發器、多路複用器、算術進位邏輯。連個Slice構成一個CLB。這兩個切片沒有直接的相互連接關係,每個切片通過列組織在一起。

3、時鐘資源和時鐘管理單元

a、全局時鐘:7系列FPGA提供了具有最高扇出的32個全局時鐘線,全局時鐘常常由CMT驅動,能完全消除基本的分佈延遲。

b、區域時鐘:一個區域定義爲任何一個有50個I/O和50個CLB高、和半個芯片寬度的區域。7系列FPGA有8~24個區域。每個區域內有4個時鐘跟蹤。

   c、I/O時鐘:I/O時鐘非常快,只用於I/O邏輯和串行化/解串行(SerDes)電路。7系列提供了從MMCM到I/O的直接連接,用於低扭曲和高性能接口。

d、時鐘管理模塊(clock management tile,CMT)包含一個混合的時鐘管理器(mixed-mode clock manager,MMCM)和一個相位鎖相環(phase lock loop,PLL)。

f、塊存儲器單元:大多數FPGA都具有內嵌的RAM,可以用於高性能狀態機、FIFO緩衝區、大的移位寄存器、大的LUT或者ROM。

g、互聯資源:FPGA內部定義了不同類型的佈線,通過長度來定義。較長的路徑元素對於較長的距離來說速度更快

h、專用的DSP塊:7系列FPGA內集成了專用的、充分定製的低功耗XtremeDSP DSP48E1 DSP模塊。

i、輸入輸出塊:

j、吉比特收發器:

k、PCI-E模塊:

l、XADC模塊





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