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A/X家FPGA架构及资源评估

发表日期:2018-02-03文章编辑:仙桃云科网络科技有限公司

评估对比xilinx以及altera两家FPGA芯片逻辑资源。

首先要说明,

  1. 现今FPGA除了常规逻辑资源,还具有很多其他片内资源比如块RAM、DSP单元、高速串行收发器、PLL、ADC等等,用以应对不同的场合,逻辑量只能作为选型的重要依据之一。
  2. 不同厂家FPGA架构各异,具有很多独有的专利设计,量级相当的FPGA在应对不同应用场景下(比如视频处理、通讯总线、加密算法)时表现可能会差异很大,逻辑资源评估只是作为通常意义上的选型参考。

本文以占有率最大的X家和A家为例来进行比较。

首先对比下两家的芯片架构,

Altera LUT4架构(以入门级MAX10为例,以下材料来源于m10_handbook)

基本的逻辑单元由LAB组成,每个LAB包含16个LE,LE主要由一个LUT-4以及一个触发器。

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Altera ALM架构(以Arria10系列为参考)

基本逻辑单元LAB包含10xALM,ALM全程为Adaptive Logic Module,具有8输入和2输出,一个ALM可以配置成不同的LUT组合,比如2个单独LUT4、单独LUT5+LUT3、共享一个输入的LUT5+LUT4等等。ALM相比单独的LUT4架构显然具有更大的灵活性。

clip_image002

(a10_handbook.pdf)

Xilinx(以7系列为例)

赛灵思基本逻辑单元叫做CLB,CLB内有具有两片Slice,每个Slice由4片LUT6及8个触发器组成。可见每个CLB约等于8 x LUT6。

clip_image003

由于最早的FPGA多为基于LUT4组成,惯用的做法是用LUT4的数量近似表示逻辑量。现在FPGA不一定是基于LUT4,但可以转换成等效LUT4数量。XIlinx的叫做LC,ALTERA叫做LE,都可以理解成一个LUT4加触发器的单元的数量。

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对MAX10来说,LE的数量就等于LUT4的数量,而xilinx 7系列基于LUT6,LUT与LC有如下换算关系:

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