FPGA基礎 之邏輯單元


邏輯單元在FPGA內部,是用於完成用戶邏輯的最小單元

 

邏輯單元在ALTERA叫作(Logic Element, LE )        LE, 在XILINX里叫做LC(LOGIC CELL)

  1. 邏輯單元與邏輯陣列

a)         邏輯單元在FPGA內部,用於完成用戶邏輯的最小單元。一個邏輯陣列包含16個邏輯單元以及一些其他資源,在一個邏輯陣列內部的16個邏輯單元有更為緊密的聯系,可以實現特有的功能。

一個邏輯單元主要由以下部件組成:一個四輸入的查詢表(LookUpTable,LUT),一個可編程的寄存器,一條進位鏈,一條寄存器級連鏈。

查找表: 用於完成用戶需要的主要邏輯功能,CYCLONE  系列的查找表是四輸入一輸出的,可以完成任意的4輸入1輸出的組合邏輯。

可編程寄存器:可以配置成D,T,JK,SR等觸發器。每個寄存器包含4個輸入信號,數據輸入,時鍾輸入,時鍾使能,復位輸入。

一個邏輯單元包含3個輸出,兩個用於驅動行鏈接,列連接、直接連接,另外一個用於驅動本地互聯。 這三個輸出是相互獨立的。輸出信號可以來自於查詢表也可以來自於寄存器。

一個LE主要由兩部分組成:查找表LUT+可編程寄存器:

  1.本地互連通路

邏輯陣列的重要組成部分,芯片級設計思路上的考慮與節省我們就不討論,從實際運用出發,直接看看這個互連通路是干什么用的。本地互連通路提供了一種邏輯陣列內部的連接方式, 邏輯陣列內部還包含一種對外的高速連接通路,稱之為直接連接通路。 
直接連接通路連接的是相鄰的邏輯陣列,或者與邏輯陣列相鄰的M4K存儲器塊、乘法器、鎖相環等。 
CYCLONEⅡ系列FPGA的邏輯單元有兩種工作模式:普通模式和算數模式。 普通模式適合於一般的邏輯運算。算數模式適用於實現加法器、計數器、累加器、比較器等。 
邏輯陣列的主體是16個邏輯單元,另外還有一些邏輯陣列內部的控制信號以及互連通路。前面所講的互聯通路和直接連接通路就是邏輯陣列中的部分。 
邏輯陣列還包括一些控制信號:兩個時鍾信號,兩個時鍾使能信號,兩個異步復位信號,一個同步復位信號,一個同步加載信號。 
2.內部連接通路 
  在FPGA內部存在各種連接通路,連接不同的模塊,比如邏輯單元之間、邏輯單元與存儲器之間。FPGA內部資源是按照行列的形式排列的,所以連接通路也分 為行列的。 行連接又分為R4連接、R24連接和直接連接。R4連接就是連接4個邏輯陣列,或者3個邏輯陣列和1個存儲塊, 或者3個邏輯陣列和1個乘法器。簡單地說就是連接4個模塊吧。R24就是24個模塊。列連接是C4,C16,含義不用說了吧,是連接4個模塊和16個模 塊。

 

 


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