Cyclone IV器件的邏輯單元和邏輯陣列快

2022-06-27 21:00:15 字數 2112 閱讀 2541

1. 邏輯單元 (le) 在 cyclone iv 器件結構中是最小的邏輯單位。le 緊密且有效的提供了高階功能的邏輯使用。每個 le 有以下特性:

乙個四口輸入的查詢表 (lut),以實現四種變數的任何功能

乙個可程式設計的暫存器

乙個進製鏈連線

乙個暫存器鏈連線

可驅動以下的相互連線:本地、行、列、暫存器鏈、直連。

2. 看下圖,可以對每個 le 配置可程式設計的暫存器為 d、 t、 jk, 或 sr 觸發器操作。每個暫存器上有資料,時鐘,時鐘使能和清零輸入。全域性時鐘網路,通用 i/o 管腳,任何內部邏輯都可以驅動時鐘和清零暫存器控制訊號。每個 le 有三個輸出端分別驅動本地,行和列的佈線資源。在下圖中有乙個register bypass就是說我們可以不使用暫存器,讓lut(4輸入查詢表)的輸出直接接行,列,直連,此時lut和暫存器可以分別驅動不同的輸出端,這個叫做暫存器套包。

除了三個通用佈線輸出之外,在乙個 lab 上的 le 有暫存器鏈輸出,使得同乙個 lab 中的暫存器能夠串聯在一起。暫存器鏈輸出使 lut 能夠被用於組合功能,實現暫存器被用於乙個不相關的移位暫存器。這些資源加速了 lab 之間的連線,同時節省本地互聯資源。

3. 本地是什麼意思,下面要說的是邏輯陣列模組lab,每個 lab 包括以下特性:

16 le

lab 控制訊號

le 進製鏈

暫存器鏈

本地互聯

4. 本地互聯在同乙個 lab 的 le 之間傳輸訊號。暫存器鏈連線把乙個 le 暫存器的輸出傳輸到 lab 中相鄰的 le 暫存器上。

看下圖示位1的三根紅線,意思是本地lab驅動隔壁lab互聯,標位為2的三根線是本地互聯去驅動隔壁lab。注意好像lab不能直接驅動隔壁的lab。注意這6根是直接鏈結佈線。

問題:剛開始一直沒搞懂直連(direct link直接鏈結佈線)和本地互聯(本地佈線)的區別。如果是同乙個lab內部的le連線的話使用本地互聯,如果是lab(+它的本地互聯)去連線隔壁的lab(+它的本地互聯)使用直接鏈結佈線。那麼它和行、列區別是什麼?直連只能連線隔壁的,行、列可以連線很遠的lab(+它的本地互聯)。

鄰近的 lab, 鎖相環 (pll),m9k ram 模組和嵌入式乘法器由左到右通過直接鏈結連線也可以驅動 lab的本地互聯。直接鏈結連線功能最小化行和列互聯的使用,以提供更高的效能和靈活性。每個 le 通過加速本地和直接鏈結互聯可以驅動多達 48 個的 le。為什麼是48個呢?它自己的16個,加上左邊和右邊隔16個,所以是48個。

5. lab的控制訊號,每個 lab 都包含專用的邏輯以驅動控制訊號各自 le。可以看第2點的圖上面的訊號,一一對應,控制訊號包括:

兩個時鐘

兩個時鐘使能

兩個非同步清零

乙個同步清零

乙個同步載入

6. le的操作模式,正常模式和算術模式。正常模式適用於一般的邏輯運用和組合功能。在正常模式中,來自 lab 本地互聯的四個資料輸入口輸入到乙個四口輸入的 lut 中。quartus ii 編譯器自動選擇carry- in (cin) 或data3訊號作為其中乙個輸入到 lut。le 在正常模式中支援套包暫存器和暫存器的反饋。

7. 算術模式,算術模式對於加法器,計數器,蓄能器和比較器的實現是理想的。乙個 le 在算術模式中實現乙個 2 位全加器和基本的進製鏈 。le 在算術模式中可以驅動 lut 輸出儲存與未儲存的版本。暫存器反饋和暫存器套包都支援 le 用於算術模式。我對於下圖全加器和進製鏈的具體實現不是很懂,有空研究下。

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