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altera的fpga结构——ALM

(2014-01-13 19:38:03)

Stratix IV FPGA ALM逻辑结构的8输入分段式LUT

Stratix IV FPGA ALM逻辑结构的8输入分段式LUT

Stratix® IV FPGA 采用了 Altera 大获成功的创新自适应逻辑模块(ALM) 逻辑结构(如图1所示),实现了所有 40-nm FPGA 中效率最高的逻辑架构。

正如Stratix III FPGA在OpenCore设计中所展示的,高效的 ALM 提高了性能和逻辑利用率,缩短了编译时间。ALM 完全集成在 Quartus® II 软件中,能够轻松实现最好的性能、最高的逻辑利用率以及最短的编译时间。

1. Stratix IV FPGA ALM

http://www.altera.com.cn/products/devices/performance/images/perf-stx2-alm-fig1.gif

Stratix IV FPGA 中的每个ALM都有8个分段式查找表 (LUT) 输入、两个专用嵌入式加法器、两个专用寄存器和另外的增强逻辑。这些特性使ALM能够实现可选基于7输入LUT 的功能、全6输入逻辑功能,以及两个由容量更小的LUT构成的独立功能 (例如,两个独立的4输入LUT)。

图2所示为一个ALM所支持的各种LUT配置,表1解释了每种ALM配置。

图 2. Stratix IV FPGA ALM 的分段功能

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-iv/images/st4-alm-fracturability.gif

表1. Stratix IV FPGA ALM配置
配置 说明
http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/perf-6-lut.gif

一个 Stratix IV ALM 能够支持任意 6 输入逻辑功能。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig2.gif

一个 Stratix IV ALM 可以配置实现两个独立的 4 输入或者更小的 LUT。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig3.gif

一个 Stratix IV ALM 可以配置实现一个 5 输入 LUT 和一个 3 输入 LUT 。两个 LUT 的输入互相独立。 3-LUT 可用于实现具有三个或更少输入的任意逻辑功能。因此,也支持一个 5 输入 LUT 和一个 2 输入 LUT 的组合。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig4.gif

一个 Stratix IV ALM 可以配置实现一个 5 输入 LUT 和一个 4 输入 LUT 。两个 LUT 共用一个输入。5 输入 LUT 最多具有 4 个独立输入。 4 输入 LUT 最多具有 3 个独立输入。LUT 之间共用输入在 FPGA 设计中比较普遍,Quartus II 软件将自动寻找这种结构方式的逻辑功能。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig5.gif

一个 Stratix IV ALM 可以配置实现两个 5 输入 LUT 。 LUT 之间共用两个输入比较普遍,每个 5 输入 LUT 最多具有 3 个独立输入。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig6.gif

如果有两个 6 输入功能具有相同的逻辑操作和 4 个共用输入,那么这两个 6 输入功能可在一个 Stratix IV ALM 中实现。

http://www.altera.com.cn/products/devices/stratix-fpgas/stratix-ii/stratix-ii/images/st2-lut_fig7.gif

在扩展模式下,一个 Stratix IV 器件 ALM 可实现 7 变量功能的子集。 Quartus II 软件自动识别可用 7 输入功能,将其适配到 ALM 中。 

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