數(shù)字信號處理FPGA的結(jié)構(gòu)
發(fā)布時間:2008/12/17 0:00:00 訪問次數(shù):1022
在21世紀(jì)初,有兩個系列的fpga元器件擁有最具吸引力的實現(xiàn)dsp算法的功能,這是因為這些fpga具有快速進(jìn)位邏輯的能力,從而能夠以超過50mhz的速度實現(xiàn)32位(非流水線)的加法。
這兩個系列就是xilinx xc4000系列(以及最新的如spartan和virtex系列)和altera flex10k系列(以及最新的如apex、acex、mercury、stratix和excalibur系列)元器件,其中后者是altera的8k元器件再加上額外的稱作嵌入式陣列模塊(embedded array block,eab)的2kbram模塊。xilinx元器件具有fpga中典型的寬泛的路由選擇級,而altera元器件則是基于altera的cpld中使用的寬帶總線架構(gòu),但是flex 10k的基本模塊已經(jīng)不再是cpld中大規(guī)模的pla。現(xiàn)在取而代之的是fpga典型的中等顆粒度器件,例如:小規(guī)模的查詢表(smalllook-up tables,lut)。
xilinx xc4000系列的基本邏輯單元稱作可配置邏輯模塊(configurable logic block,clb),具有兩個獨立的4輸入1輸出的lut和快速進(jìn)位,另外一個3輸入1輸出的lut將兩個獨立的lut連接起來,還有兩個觸發(fā)器,如圖1所示。xilinx元器件具有5層路由,從clb到clb,再到跨過整個芯片的長線。每一個clb都可以用作16×2或32×1位的ram或rom。表1列出了xilinx xc4000系列的部分元器件。
圖1 xc4000邏輯單元
表1 xilinx xc4ooo系列
altera flex 10k元器件的基本邏輯模塊使用小規(guī)模lut實現(xiàn)了中等顆粒度。10k元器件是在altera 8k元器件的基礎(chǔ)上再加上被稱為嵌入式陣列模塊(embedded array block,eab)的2kb ram模塊。altera flex 10k元器件中的基本邏輯模塊稱作邏輯元件(logic element,le)3,如圖2所示,包括一個觸發(fā)器、一個4輸入1輸出的lut,或一個3輸入1輸出的lut和一個快速進(jìn)位或者與川|乘積項擴展電路。8個la組成一個邏輯陣列模塊(logic array block,lab)。每一排包括一個嵌入式陣列模塊(embedded away block,eab,例如:2kb的ram或rom),可以配置成256×8、512×4、1024×2或2048×1的存儲器元器件。這些eab和lab通過每列100~300根線的高速寬帶總線連接起來,如圖3所示。表2給出了altera flex 10k系列的部分元器件。
圖2 flex邏輯單元
圖3 flek 10k 元器件內(nèi)體總體總線結(jié)構(gòu)
表2 flex 10k系列
如果將這兩種分別來自altera和xilinx的路由策略加以比較,就會發(fā)現(xiàn)這兩種方法都很有價值:xilinx的方法擁有更多的局部路由資源而全局資源則較少,這對dsp的使用是有促進(jìn)作用的,因為絕大部分?jǐn)?shù)字信號處理算法都是處理局部數(shù)據(jù)的。具有寬帶總線的altera方法也有其價值,因為典型的操作不是在“位片(bit slice)”操作中一位一位地處理,更為常見的是必須把16~32位的寬帶數(shù)據(jù)矢量轉(zhuǎn)移到下一個dsp模塊中。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
在21世紀(jì)初,有兩個系列的fpga元器件擁有最具吸引力的實現(xiàn)dsp算法的功能,這是因為這些fpga具有快速進(jìn)位邏輯的能力,從而能夠以超過50mhz的速度實現(xiàn)32位(非流水線)的加法。
這兩個系列就是xilinx xc4000系列(以及最新的如spartan和virtex系列)和altera flex10k系列(以及最新的如apex、acex、mercury、stratix和excalibur系列)元器件,其中后者是altera的8k元器件再加上額外的稱作嵌入式陣列模塊(embedded array block,eab)的2kbram模塊。xilinx元器件具有fpga中典型的寬泛的路由選擇級,而altera元器件則是基于altera的cpld中使用的寬帶總線架構(gòu),但是flex 10k的基本模塊已經(jīng)不再是cpld中大規(guī)模的pla,F(xiàn)在取而代之的是fpga典型的中等顆粒度器件,例如:小規(guī)模的查詢表(smalllook-up tables,lut)。
xilinx xc4000系列的基本邏輯單元稱作可配置邏輯模塊(configurable logic block,clb),具有兩個獨立的4輸入1輸出的lut和快速進(jìn)位,另外一個3輸入1輸出的lut將兩個獨立的lut連接起來,還有兩個觸發(fā)器,如圖1所示。xilinx元器件具有5層路由,從clb到clb,再到跨過整個芯片的長線。每一個clb都可以用作16×2或32×1位的ram或rom。表1列出了xilinx xc4000系列的部分元器件。
圖1 xc4000邏輯單元
表1 xilinx xc4ooo系列
altera flex 10k元器件的基本邏輯模塊使用小規(guī)模lut實現(xiàn)了中等顆粒度。10k元器件是在altera 8k元器件的基礎(chǔ)上再加上被稱為嵌入式陣列模塊(embedded array block,eab)的2kb ram模塊。altera flex 10k元器件中的基本邏輯模塊稱作邏輯元件(logic element,le)3,如圖2所示,包括一個觸發(fā)器、一個4輸入1輸出的lut,或一個3輸入1輸出的lut和一個快速進(jìn)位或者與川|乘積項擴展電路。8個la組成一個邏輯陣列模塊(logic array block,lab)。每一排包括一個嵌入式陣列模塊(embedded away block,eab,例如:2kb的ram或rom),可以配置成256×8、512×4、1024×2或2048×1的存儲器元器件。這些eab和lab通過每列100~300根線的高速寬帶總線連接起來,如圖3所示。表2給出了altera flex 10k系列的部分元器件。
圖2 flex邏輯單元
圖3 flek 10k 元器件內(nèi)體總體總線結(jié)構(gòu)
表2 flex 10k系列
如果將這兩種分別來自altera和xilinx的路由策略加以比較,就會發(fā)現(xiàn)這兩種方法都很有價值:xilinx的方法擁有更多的局部路由資源而全局資源則較少,這對dsp的使用是有促進(jìn)作用的,因為絕大部分?jǐn)?shù)字信號處理算法都是處理局部數(shù)據(jù)的。具有寬帶總線的altera方法也有其價值,因為典型的操作不是在“位片(bit slice)”操作中一位一位地處理,更為常見的是必須把16~32位的寬帶數(shù)據(jù)矢量轉(zhuǎn)移到下一個dsp模塊中。
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