FPGA原理结构以及内部资源

一、FPGA原理

FPGA中的基本逻辑单元是CLB模块，一个CLB模块一般包含若干个基本的查找表、寄存器和多路选择器资源，因此FPGA中的逻辑表达式基于LUT的。

FPGA内部的编程信息一般存储在SRAM单元中，因此通常的FPGA都是基于SRAM的，所以掉电后信息会丢失，下次上电需要先配置才能使用。

着重介绍Xilinx FPGA，

二、FPGA产品的速度等级

速度等级一般反映一款芯片的性能，速度等级越高，说明芯片内的逻辑延时和布线延时越小，设计的性能要求也越容易达到，随之付出的成本也越大。

对Xilinx FPGA，速度等级一般有“-1”、“-2”、“-3”等，数字越大，速度等级越高，芯片价钱也越贵。

对Intel FPGA，速度等级一般有“-6”、“-7”、“-8”，数字越小表示速度等级越高、价钱越贵。

三、FPGA内部资源

逻辑资源块是FPGA内部最重要的资源，Xilinx称其为CLB（configurable logic block）;

7系列中，FPGA内部三大主要资源：可编程逻辑单元、可编程I/O单元、布线资源

1、可配置逻辑单元（configurable logic block）

CLB在FPGA中最为丰富，由两个SLICE构成，SLICE分为SLICEL（L:Logic）和SLICEM（M:Memory），因此CLB可分为CLBLL和CLBLM两类；

SLICEL和SLICEM内部都包含4个6输入查找表（LUT6）、3个数据选择器（MUX）、1个进位链（carry chain）和8个触发器（Flip-Flop）；

2、存储单元（Block RAM）

Block RAM可以被配置为同步、异步、单端口、双端口的RAM或FIFO,或者ROM;

3、运算单元（DSP48E1）

当FPGA需要复杂的运算时，会使用DSP48E1，例如乘法；