ALM et interconnexion haute performance

La série Intel® Stratix® de FPGA haute densité et hautes performances s'appuie sur la structure logique innovante du module logique adaptatif (ALM) d'Intel pour fournir la structure logique la plus efficace jamais conçue dans n'importe quel FPGA. Les FPGA Stratix® V tirent parti d'un module logique adaptatif amélioré et d'une interconnexion MultiTrack pour fournir un FPGA hautement efficace et hautes performances.

Module de logique adaptative amélioré

Les appareils Stratix® V utilisent un ALM amélioré pour implémenter plus efficacement les fonctions logiques. L'ALM amélioré possède huit entrées avec une table de consultation fracturable (LUT), deux additionneurs intégrés dédiés et quatre registres dédiés, comme illustré à la figure 1.

Figure 1. Diagramme de blocs ALM.

De plus, l'ALM amélioré :

  • Contient six pour cent de logique en plus par rapport à l'ALM de génération précédente que l'on trouve dans les dispositifs Stratix® IV.
  • Met en œuvre certaines fonctions basées sur des LUT à 7 entrées, toutes les fonctions logiques à 6 entrées et deux fonctions indépendantes composées de tailles de LUT plus petites (telles que deux LUT indépendantes à 4 entrées) pour optimiser l'utilisation du cœur.
  • Fournit 4 registres par LUT fracturable à 8 entrées. Cela permet aux dispositifs Stratix® V d'optimiser les performances du cœur avec une utilisation logique du cœur plus élevée et de fournir une fermeture de synchronisation plus facile pour les conceptions riches en registres et à pipelines intensifiées.

Le logiciel Intel® Quartus® exploite la structure logique Stratix® V ALM pour offrir les performances les plus élevées, une utilisation logique optimale et les temps de compilation les plus bas. Le logiciel Intel Quartus simplifie la réutilisation des conceptions car il mappe automatiquement les conceptions Stratix® héritées dans la nouvelle architecture ALM.

Les ALM sont routés avec l'architecture d'interconnexion MultiTrack, permettant à un FPGA de la série Intel Stratix® d'implémenter des fonctions logiques, arithmétiques et de registre à grande vitesse.

Pour plus de détails sur les architectures logiques des précédentes familles de FPGA de la série Intel Stratix®, consultez les chapitres respectifs du manuel dans la section documentation de l'appareil de notre page d'informations.

Le tableau 1 présente les caractéristiques et les avantages du passage à la structure ALM améliorée dans les FPGA Stratix® V.

Tableau 1. Caractéristiques et avantages d'un ALM

Ressources disponibles par ALM

Avantages

LUT fracturable 8 entrées

    Peut implémenter n'importe quelle fonction logique à 6 entrées et certaines fonctions à 7 entrées et être fractionné en LUT indépendantes plus petites, telles que deux LUT indépendantes à 4 entrées

    Le logiciel de conception Intel Quartus intègre cette fracturation et l'optimise en termes de performances, d'efficacité, de puissance et de surface

Deux additionneurs intégrés

    Permet deux ajouts de deux bits ou deux ajouts de trois bits sans aucune ressource supplémentaire

    Les opérandes peuvent être générés à partir du même ALM et ne nécessitent aucune logique supplémentaire

Quatre registres

    Rapport registre/logique optimal pour garantir que l'appareil n'est pas limité en registre

    Abondance dans les registres pour les applications riches en registres ou les conceptions de pipelines pour la performance

Quatre sorties

    Les entrées d'un seul ALM peuvent être divisées entre les deux fonctions de sortie, permettant aux fonctions d'entrée larges d'exécuter des fonctions d'entrée rapides et étroites pour utiliser efficacement les ressources restantes

MLAB

    Le cœur d'un FPGA de la série Intel® Stratix® comprend un bloc de matrice logique (LAB), composé d'ALM ordinaires ou configuré comme un simple bloc SRAM à double port de 640 bits (appelé MLAB)

    Les MLAB peuvent être configurés en tant que blocs SRAM à double port simples 64 x 10 ou 32 x 20. Les MLAB sont optimisés pour implémenter des lignes à retard de filtre, de petits tampons FIFO et des registres à décalage avec des performances maximales de vitesses d'horloge de 600 MHz

Reportez-vous au chapitre Blocs de matrice logique et modules logiques adaptatifs du manuel de l'appareil Stratix® V pour plus d'informations.

Interconnexion MultiTrack

Les FPGA hautes performances de la série Intel Stratix® s'appuient sur la technologie d'interconnexion MultiTrack. Cette technologie comprend des lignes de routage continues et optimisées en termes de performances, de différentes longueurs, utilisées pour la communication au sein et entre des blocs de conception distincts.

La technologie d'interconnexion MultiTrack, illustrée à la Figure 2, est utilisée dans les FPGA de la série Intel Stratix® pour :

  • Offrir la meilleure connectivité du secteur avec jusqu'à cinq fois la logique en un seul saut (par rapport à la concurrence.)
  • Offrir plus d'accessibilité à n'importe quel LAB environnant avec beaucoup moins de connexions, ce qui améliore les performances et réduit la puissance.
  • Éviter les congestions de zone pour assurer un meilleur emballage logique.

Figure 2 Connectivité d'interconnexion MultiTrack de la série FPGA Stratix®.

Hops

Éléments logiques accessibles (LE)

1

1 007

2

3 498

3

6 042

total

10 547