PLD/FPGA 结构与原理初步

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:513

一.查找表（look-up-table)的原理与结构

采用这种结构的pld芯片我们也可以称之为fpga：如altera的acex,apex系列,xilinx的spartan,virtex系列等。

查找表（look-up-table)简称为lut，lut本质上就是一个ram。目前fpga中多使用4输入的lut，所以每一个lut可以看成一个有4位地址线的16x1的ram。当用户通过原理图或hdl语言描述了一个逻辑电路以后，pld/fpga开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入ram,这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。

下面是一个4输入与门的例子，

实际逻辑电路		lut的实现方式

a,b,c,d 输入	逻辑输出	地址	ram中存储的内容
0000	0	0000	0
0001	0	0001	0
....	0	...	0
1111	1	1111	1

二.基于查找表（lut)的fpga的结构

我们看一看xilinx spartan-ii的内部结构，如下图：


xilinx spartan-ii 芯片内部结构	slices结构

spartan-ii主要包括clbs，i/o块，ram块和可编程连线（未表示出）。在spartan-ii中，一个clb包括2个slices,每个slices包括两个lut，两个触发器和相关逻辑。 slices可以看成是spartanii实现逻辑的最基本结构 (xilinx其他系列，如spartanxl,virtex的结构与此稍有不同，具体请参阅数据手册）

altera的flex/acex等芯片的结构如下图：

altera flex/acex 芯片的内部结构

逻辑单元（le）内部结构

flex/acex的结构主要包括lab，i/o块，ram块（未表示出）和可编程行/列连线。在flex/acex中，一个lab包括8个逻辑单元（le）,每个le包括一个lut，一个触发器和相关的相关逻辑。le是flex/acex芯片实现逻辑的最基本结构(altera其他系列，如apex的结构与此基本相同，具体请参阅数据手册）

一.查找表（look-up-table)的原理与结构

采用这种结构的pld芯片我们也可以称之为fpga：如altera的acex,apex系列,xilinx的spartan,virtex系列等。

下面是一个4输入与门的例子，

实际逻辑电路		lut的实现方式

a,b,c,d 输入	逻辑输出	地址	ram中存储的内容
0000	0	0000	0
0001	0	0001	0
....	0	...	0
1111	1	1111	1

二.基于查找表（lut)的fpga的结构

我们看一看xilinx spartan-ii的内部结构，如下图：


xilinx spartan-ii 芯片内部结构	slices结构

altera的flex/acex等芯片的结构如下图：

altera flex/acex 芯片的内部结构

逻辑单元（le）内部结构

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