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FPGA的逻辑单元与门是甚么对应关系

作者:佚名   泉源:本站原创   点击数:x  更新时间:2013年11月26日   【字体:年夜

浅易而言FPGA等效门数的盘算措施有两种,一是把FPGA基本单元(如LUT+FF,ESB/BRAM)和完成类似功效的尺度门阵列较量,门阵列中网罗 的门数即为该FPGA基本单元的等效门数,然后乘以基本单元的数目便可以取得FPGA门数预计值;二是划分用FPGA和尺度门阵列完成类似的功效,从中统 计出FPGA的等效门数,这类措施较量多的依附于履历数据。

对 于第一种措施,FPGA网罗LUT/FF/RAM等资源,剖析种种资源等效门数时,总准绳是等效准绳,就是完成类似的功效,在尺度门阵列中须要的门数就是 FPGA该资源等效门数,例照完成一个带存放器输入的4输入XOR,在FPGA中须要用一个LUT和1个FF完成,在尺度门阵列中浅易要用21个与非门实 现,于是1个LUT+1个FF等效于21个门。对ESB(BRAM),由于用尺度门阵列完成1bit的RAM时浅易须要4个门,是以 SB/BARM 做RAM应用时,1bit等效4个门,对Altera FPGA中一个2048bit的ESB,等效门数为8K。光靠这些数据还不克不及较量准确土地算出FPGA的等效门数。由于这只是一种质朴情形,现内情形要复 杂许多。

例如,假照完成的是带存放器输上天2输入XOR,FPGA也要用1个LUT+FF,而尺度门阵列只须要8个NAND,于是1 个LUT+1个FF只等效于8个门。同时特定功效的完成,在不合的尺度门阵列系列中须要的门数也纷歧样,是以等效门的盘算只能是个年夜概的数值。 也就是说关于某一详细型号FPGA的门数预计,与FPGA资源的用处有亲近关系。LUT用于完成2输入XOR和4输入XOR等效门数纷歧样(划分为1和 13);FF不带异步清零、复位、时钟使能和带这些端口的等效门数不合(划分为8和13);ESB(BRAM)做RAM应用时,1bit等效4个门,1个 2048bit的BRAM等效8K门,但是做查找表应用时能够只相当于不到200门。是以预计FPGA的等效门数须要做更详实的剖析。

下面以EP20K1000E为例详细诠释FPGA等效门数的预计措施。

(1)盘算逻辑阵列的等效门数
预算EP20K1000E的门数时,把FPGA特定资源和LCA300K尺度逻辑阵列的门数(LSI LCA300K Data Book)较量,可以对FPGA等效门做出预计。FPGA一个LUT+FF等效门数盘算如图2所示

即LUT+FF等效于8~21个门,下限和下限划分由完成质朴函数、严重年夜函数划分界定。

APEX20K 的等效门数也能够或许凭证履历数据取得,把逾越100个针对4输入LUT的设计用FPGA完成,同时用LCA300K gate arrays和Design Compiler完成,较量类似的设计FPGA所用的LE数目和LCA300K所用的门数可知,每个LE相当于12个门。EP20K1000E有 38400个LE,于是相当于46万门。

(2)盘算ESB的等效门数
RAM中一个bit所须要的门数与RAM的系统结构、工艺、厂商等有关,浅易而言,1bit相当于4个门,Altera也接纳这个尺度,如允许以便利地预计ESB等效门数。

盘算ESB等效门数也能够或许接纳和LSI LCA300K较量的措施,即经由历程与完成类似容量RAM在LCA300K所用的门数相对比,从而取得ESB的每bit相当于若干门,从而盘算出ESB的等效门数,参考图3。

4gates/bit是一个较量合适的预计,因此EP20K1000E的ESB等效门数为
160 ESBs X 2,048 bits per ESB X 4 gates per bit = 1,310,720 gates,即约为130万门。

总而言之,对EP20K1000E,LUT+FF等效门数约为46万(履历数值),ESB全用作RAM时等效门数约为130万,以是最年夜系统门数为170万。

结论:
FPGA等效门数预计措施可以是把FPGA资源基本单元(如LUT+FF,ESB)和完成类似功效的尺度门阵列相比取得FPGA基本单元等效的门数,然后乘以单元的个数取得所有FPGA等效门数。也可以是完成许多设计,和用尺度门阵列相比,从中统计出等效门数。

FPGA 的等效门数预计浅易分为LUT+FF和ESB(BRAM)两部门,LUT+FF等效于8~21个门,尺度值为12;ESB做RAM应用时,浅易相当于4门 /bit,此时预计出的门数最多,假定ESB做乘积项/LUT则等效门数年夜年夜减小,例如对EP20K1000E,前者为130万,后者为2万。

文章议论

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