使用PlanAhead查看Virtex-7系列FPGA的底层架构

FPGA整体架构

下图是FPGA架构的一个整体架构图，可见，Virtex-7系列的FPGA分为20个时钟域（Clock Region），左侧从X0Y0到X0Y9，右侧从X1Y0到X1Y9，命名方式为：X后面的数字表示列，从0开始到1，总共两列；Y表示行，后面的数字从下网上计数，依次为0,1，...，9，总共10行。

每个时钟域的长度度为FPGA板子的一半，高为大约为48个CLB的高度。

 

让后我们放大其中一个时钟域来看看（X0Y0）：

上图可见，放的还不够大，但已经开始呈现出一些阵列状的东西了。继续放大：

可见，整齐分布了大量的CLB，即可编程逻辑块，还有BRAM，也就是块RAM：

还有DSP48：

还有IOB，FIFO等，如下图：

还有缓冲器Buffer：

真是让人大开眼界，这种技术不得不让人赞叹。

下面我们继续放大CLB，看看CLB是怎么组成的：

从上面两张图中可以看出，有的CLB是由两个SLICE组成的，这里还有区分，也就是说，有的CLB是由两个SLICEL组成的，命名为CLBLL；有的CLB是由一个SLICEL和一个SLICEM组成的，命名为CLBLM。

SLICEL和SLICEM的区别我们以前的博文也写过，可见我的CLB介绍三部曲：

Xilinx® 7 series FPGAs CLBs专题介绍（一）

Xilinx® 7 series FPGAs CLBs专题介绍（二）

第三部还没有开始写；

也就是说，SLICEM中的查找表（LUT）可以配置成分布式的RAM以及FIFO等，而SLICEL没有这么个功能，只能作为函数发生器，这里是6输入的函数发生器。

我们继续放大看SLICEL中什么组成的：

从上图可见，SLICEL包含4个6输入的LUT，进位链，还有8个DFF，还有一些多路复用器（MUX）。

下图为SLICEM：

可见，结构基本是一致的，只是这个LUT看起来有点不一样呀，那继续放大看看这个LUT怎么回事：

明显与SLICEL中的LUT不一样啊，多了好多端口出来，这也不奇怪，为什么SLICEM可以配置成分布式的RAM以及FIFO了。

借此机会再看看所谓的进位链是什么样的：

可见，进位链是由多路复用器和异或门组成。

这种直观的方式去了解FPGA的内部结构是十分有益的，至少对于初学者来说，容易建立一个直观的认识，看到这些令人赞叹的技术，是不是更加让人有欲望去了解呀。