数字信号处理FPGA的结构
发布时间:2008/12/17 0:00:00 访问次数:1018
在21世纪初,有两个系列的fpga元器件拥有最具吸引力的实现dsp算法的功能,这是因为这些fpga具有快速进位逻辑的能力,从而能够以超过50mhz的速度实现32位(非流水线)的加法。
这两个系列就是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元器件再加上额外的称作嵌入式阵列模块(embedded array block,eab)的2kbram模块。xilinx元器件具有fpga中典型的宽泛的路由选择级,而altera元器件则是基于altera的cpld中使用的宽带总线架构,但是flex 10k的基本模块已经不再是cpld中大规模的pla。现在取而代之的是fpga典型的中等颗粒度器件,例如:小规模的查询表(smalllook-up tables,lut)。
xilinx xc4000系列的基本逻辑单元称作可配置逻辑模块(configurable logic block,clb),具有两个独立的4输入1输出的lut和快速进位,另外一个3输入1输出的lut将两个独立的lut连接起来,还有两个触发器,如图1所示。xilinx元器件具有5层路由,从clb到clb,再到跨过整个芯片的长线。每一个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。
图1 xc4000逻辑单元
表1 xilinx xc4ooo系列
altera flex 10k元器件的基本逻辑模块使用小规模lut实现了中等颗粒度。10k元器件是在altera 8k元器件的基础上再加上被称为嵌入式阵列模块(embedded array block,eab)的2kb ram模块。altera flex 10k元器件中的基本逻辑模块称作逻辑元件(logic element,le)3,如图2所示,包括一个触发器、一个4输入1输出的lut,或一个3输入1输出的lut和一个快速进位或者与川|乘积项扩展电路。8个la组成一个逻辑阵列模块(logic array block,lab)。每一排包括一个嵌入式阵列模块(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的存储器元器件。这些eab和lab通过每列100~300根线的高速宽带总线连接起来,如图3所示。表2给出了altera flex 10k系列的部分元器件。
图2 flex逻辑单元
图3 flek 10k 元器件内体总体总线结构
表2 flex 10k系列
如果将这两种分别来自altera和xilinx的路由策略加以比较,就会发现这两种方法都很有价值:xilinx的方法拥有更多的局部路由资源而全局资源则较少,这对dsp的使用是有促进作用的,因为绝大部分数字信号处理算法都是处理局部数据的。具有宽带总线的altera方法也有其价值,因为典型的操作不是在“位片(bit slice)”操作中一位一位地处理,更为常见的是必须把16~32位的宽带数据矢量转移到下一个dsp模块中。
欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)
在21世纪初,有两个系列的fpga元器件拥有最具吸引力的实现dsp算法的功能,这是因为这些fpga具有快速进位逻辑的能力,从而能够以超过50mhz的速度实现32位(非流水线)的加法。
这两个系列就是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元器件再加上额外的称作嵌入式阵列模块(embedded array block,eab)的2kbram模块。xilinx元器件具有fpga中典型的宽泛的路由选择级,而altera元器件则是基于altera的cpld中使用的宽带总线架构,但是flex 10k的基本模块已经不再是cpld中大规模的pla。现在取而代之的是fpga典型的中等颗粒度器件,例如:小规模的查询表(smalllook-up tables,lut)。
xilinx xc4000系列的基本逻辑单元称作可配置逻辑模块(configurable logic block,clb),具有两个独立的4输入1输出的lut和快速进位,另外一个3输入1输出的lut将两个独立的lut连接起来,还有两个触发器,如图1所示。xilinx元器件具有5层路由,从clb到clb,再到跨过整个芯片的长线。每一个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。
图1 xc4000逻辑单元
表1 xilinx xc4ooo系列
altera flex 10k元器件的基本逻辑模块使用小规模lut实现了中等颗粒度。10k元器件是在altera 8k元器件的基础上再加上被称为嵌入式阵列模块(embedded array block,eab)的2kb ram模块。altera flex 10k元器件中的基本逻辑模块称作逻辑元件(logic element,le)3,如图2所示,包括一个触发器、一个4输入1输出的lut,或一个3输入1输出的lut和一个快速进位或者与川|乘积项扩展电路。8个la组成一个逻辑阵列模块(logic array block,lab)。每一排包括一个嵌入式阵列模块(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的存储器元器件。这些eab和lab通过每列100~300根线的高速宽带总线连接起来,如图3所示。表2给出了altera flex 10k系列的部分元器件。
图2 flex逻辑单元
图3 flek 10k 元器件内体总体总线结构
表2 flex 10k系列
如果将这两种分别来自altera和xilinx的路由策略加以比较,就会发现这两种方法都很有价值:xilinx的方法拥有更多的局部路由资源而全局资源则较少,这对dsp的使用是有促进作用的,因为绝大部分数字信号处理算法都是处理局部数据的。具有宽带总线的altera方法也有其价值,因为典型的操作不是在“位片(bit slice)”操作中一位一位地处理,更为常见的是必须把16~32位的宽带数据矢量转移到下一个dsp模块中。
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