FPGA的结构

Once upon a time, the readers of the Digilent blog were given a现场可编程门阵列(FPGA)的简短历史课程, at the end of which you all were promised a follow up on the structure of the FPGA. As time passed, that commitment slipped from memory and was nearly fully forgotten. If you have heeded the call to ‘敬请关注’由于原始帖子,因此您的耐心将获得涵盖FPGA内部运作的系列奖励。我们在这篇文章中,简要摘要,摘要一些东西,以及一些东西,基于对Xilinx 7系FPGA的分析。

现代FPGA包含专门用于特定功能的组件以及更通用的可配置逻辑。专用功能组件与可配置逻辑的组合允许使用更少的功率和更有效地执行的体系结构。

可配置的逻辑块(CLB)

A CLB is the fundamental piece of an FPGA and is what gives it its ability to take on different hardware configurations. An FPGA in its most basic form is a chip of CLBs–together, they make an FPGA. The many thousands of these that can be found on modern FPGAs can be programmed to perform virtually any logic function. An individual CLB consists of a number of discrete logic components itself, such as look-up tables (LUTs) and flip-flops.

Xilinx 7 Series CLB
Xilinx 7-series CLB.

Digital Signal Processing (DSP) Slice

Referred to as a DSP slice, block, or cell, this is one of the specialized components in an FPGA. It is designed to carry out digital signal processing functions, such as filtering or multiplying, much more efficiently than if the same functions were implemented using many CLBs.

收发器

该组件的名称是其功能的捣碎,因为它们是通过以极高的速率传输和接收FPGA的串行数据(单个位)的。将FPGA上的信息转换为串行数据的任务,并在外部接收串行数据并将其转换为有用的信息,同时检查数据中的错误变得更加困难,因为随着速度的增加,FPGA的可配置逻辑最终都会更加困难击中速度盖。为此,拥有专用组件可以轻松实施用户的高速数据传输,而无需消耗FPGA的逻辑资源。

Block Random Access Memory (BRAM)

FPGA板上可用的内存有几种口味,但是芯片本身上的专用内存称为Block RAM或BRAM。虽然每个块单独的尺寸为设定的尺寸(Xilinx 7系列芯片36K位),但可以将这些块细分或级联以使较小或更大尺寸的BRAM可用。他们还具有各种操作设置,并且可以支持特殊功能,例如错误校正

输入/输出(IO)块

输入/输出块几乎是他们听起来的样子。它们是数据传输到FPGA的组件。芯片上的输入和输出通过称为IO银行的组件组,该组由50个单独的IO块组成。根据用户期望接收或传输的数据类型,IO块本身可以通过多种方式进行配置。这些类似于收发器,但以较低的速度运行,可以保持更大的功能灵活性。区分这两者的一个简单类比是考虑在汽车(IO块)和通勤时的喷气机(收发器)之间选择车辆。即使距离允许的距离,您也可以迅速乘坐喷气机(收发器的工作速度最低),也将非常不切实际。

io块
IO block.

这些组件中的每一个都包含其自己的离散零件和唯一体系结构的子集,使其能够发挥作用。但是,与每个有关的细节超出了本文的范围,但是,本系列的后续内容将详细探讨每个帖子的内部工作,因此请继续关注!

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关于内特·伊斯特兰(Nate Eastland)

我目前是华盛顿州立大学学习电气工程的学生。我最初来自南加州,但我一生都在西雅图地区度过。长大后,我一直对化学和物理等纯粹的科学感兴趣。在整个高中,我开始寻找能够运用我学到的理论的方法。我选择追求工程学,以便我对应用科学的兴趣可以用来解决现实世界中的问题。

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