Moduły ALM o dużej wydajności i technologia Interconnect

Seria układów FPGA Intel® Stratix® o dużej gęstości i wydajności wykorzystuje innowacyjną strukturę logiczną adaptacyjnych modułów logicznych (ALM) firmy Intel, aby zapewniać najbardziej wydajną strukturę logiczną we wszystkich układach FPGA. Układy FPGA Stratix® V wykorzystują udoskonalony adaptacyjny moduł logiczny i technologię MultiTrack Interconnect, aby zapewniać wysoką skuteczność i wydajność w układach FPGA.

Ulepszony adaptacyjny moduł logiczny

Urządzenia Stratix® V wykorzystują udoskonalony moduł ALM do efektywniejszego wdrażania funkcji logicznych. Ulepszony moduł ALM ma osiem wejść z frakcjonowaną tablicą LUT (look-up table), dwa dedykowane wbudowane moduły dodawania oraz cztery dedykowane rejestry, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat blokowy modułu ALM.

Ulepszony moduł ALM ma również poniższe właściwości:

  • Zawiera o sześć procent więcej logiki w porównaniu z poprzednią generacją modułów ALM stosowaną w urządzeniach Stratix® IV.
  • Wdraża wybrane 7-wejściowe funkcje oparte na LUT, wszystkie 6-wejściowe funkcje logiczne oraz dwie niezależne funkcje składające się z mniejszych tabel LUT (np. dwie niezależne 4-wejściowe tabele LUT), aby zoptymalizować wykorzystanie rdzenia.
  • Zapewnia 4 rejestry na 8-wejściową frakcjonowaną tablicę LUT. Dzięki temu urządzenia Stratix® V maksymalizują wydajność rdzenia przy wyższym wykorzystaniu logiki rdzenia i umożliwiają łatwiejsze zamknięcie czasowe projektów bogatych w rejestry i wykorzystujących technologię potokową.

Oprogramowanie Intel® Quartus® wykorzystuje strukturę logiczną Stratix® V, aby zapewniać najwyższą wydajność, optymalne wykorzystanie logiki i najkrótsze czasy kompilacji. Oprogramowanie Intel® Quartus® upraszcza ponowne wykorzystanie projektów, ponieważ automatycznie mapuje starsze projekty Stratix® w nowej architekturze ALM.

Moduły ALM są prowadzone za pomocą architektury MultiTrack Interconnect, sprawiając, że układy FPGA z serii Intel® Stratix® umożliwiają implementację funkcji logiki, arytmetyki i rejestrów o dużej szybkości.

Więcej informacji na temat architektury logiki wcześniejszych rodzin FPGA z serii Intel® Stratix® można znaleźć w odpowiednich rozdziałach podręcznika w sekcji dokumentacji urządzenia na stronie literatury.

Tabela 1 zawiera omówienie cech i zalet przejścia na ulepszoną strukturę ALM w układach FPGA Stratix® V.

Tabela 1. Funkcje i zalety modułu ALM

Dostępne zasoby na moduł ALM

Korzyści

8-wejściowa frakcjonowana tablica LUT

    Umożliwia implementację dowolnej 6-wejściowej funkcji logicznej i niektórych funkcji 7-wejściowych i może zostać podzielona na mniejsze tablice LUT, na przykład dwie niezależne 4-wejściowe tablice LUT.

    Oprogramowanie projektowe Intel® Quartus® integruje możliwość frakcjonowania i optymalizuje ją pod kątem wydajności, skuteczności, mocy i obszaru.

Dwa wbudowane moduły dodawania

    Umożliwia dwie dwubitowe operacje dodawania lub dwie trzybitowe operacje dodawania bez dodatkowych zasobów

    Operandy mogą być generowane z tego samego modułu ALM i nie wymagają żadnej dodatkowej logiki

Cztery rejestry

    Optymalny współczynnik rejestru do logiki zapewnia, że urządzenie nie jest ograniczone rejestrami

    Obfitość rejestrów w aplikacjach bogatych w rejestry lub konstrukcje potokowe zapewniające wydajność

Cztery wyjścia

    Wejścia pojedynczego modułu ALM można podzielić na dwie funkcje wyjściowe, umożliwiając szybsze działanie funkcji o szerokim wyjściu i efektywne wykorzystanie pozostałych zasobów przez funkcje o wąskim wyjściu

MLAB

    Rdzeń układu FPGA z serii Intel® Stratix® zawiera blok macierzy logicznej (LAB), składający się ze zwykłych modułów ALM lub skonfigurowany jako prosty, 640-bitowy, dwuportowy blok SRAM (znany jako MLAB).

    Moduły MLAB można skonfigurować jako proste dwuportowe bloki SRAM 64 × 10 lub 32 × 20. Moduły MLAB są zoptymalizowane pod kątem wdrażania linii opóźnień filtru, małych buforów FIFO oraz rejestrów zmian o maksymalnej wydajności 600 MHz taktowania

Więcej informacji można znaleźć w rozdziale podręcznika urządzenia Stratix® V dotyczącym bloków macierzy logicznej i adaptacyjnych modułów logicznych.

Technologia MultiTrack Interconnect

Układy FPGA z serii Intel® Stratix® o dużej wydajności wykorzystują technologię MultiTrack Interconnect. Technologia ta składa się z ciągłych linii routingu o różnych długościach zoptymalizowanych pod kątem wydajności, które wykorzystywane są do komunikacji w obrębie i między odrębnymi blokami projektu.

Technologia MultiTrack Interconnect pokazana na rysunku 2 jest wykorzystywana w układach FPGA z serii Intel® Stratix® w poniższych celach:

  • Zapewnianie najlepszej łączności w branży z nawet pięciokrotnie większą logiką w jednym przeskoku (w porównaniu z konkurencją).
  • Zapewnianie większej dostępności dla każdego otaczającego LAB ze znacznie mniejszą liczbą połączeń, co poprawia wydajność i zmniejsza zużycie mocy.
  • Unikanie zatłoczenia przestrzeni, aby zapewnić lepsze upakowanie logiki.

Rysunek 2. Łączność MultiTrack Interconnect w układach FPGA z serii Stratix®

Przeskoki

Dostępne elementy logiczne (LE)

1

1007

2

3498

3

6042

Razem

10 547