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    數據采集器核心器件-FPGA(二)
    發布人:    發布時間:2021-06-11
    如圖2所示,FPGA架構評估流程由三個主要組件組成:一套基準應用、一個架構模型和一個CAD系統。與為特定功能構建的ASIC不同,FPGA是為許多用例設計的通用平臺,其中一些用例甚至可能在FPGA構建時不存在。因此,在實現代表關鍵FPGA市場和應用領域的各種基準設計時,將根據效率來評估FPGA架構。通常,每個FPGA供應商都有一套精心選擇的基準設計,這些設計是從專有系統實現和各種客戶應用中收集的。還有幾個開源基準套件,如經典的MCNC20[13]、VTR[14]和Titan23[15]套件,這些在學術FPGA架構和CAD研究中是常用的。雖然早期的學術FPGA研究使用了MCNC設計套件,但這些電路現在太小(數千個邏輯原語)和太簡單(只有輸入輸出和邏輯),無法代表現代FPGA用例。VTR,尤其是Titan套件更大、更復雜,使它們更具代表性,但隨著FPGA容量和應用復雜性的不斷增長,通常需要新的基準套件。圖2:FPGA架構評估流程評估流程的第二部分是FPGA架構模型。FPGA的設計涉及來自架構級組織的許多不同決策(例如塊的數量和類型、線段長度的分布、邏輯簇和邏輯元件的大小)到晶體管級電路實現(例如可編程開關類型、布線緩沖器晶體管大小、寄存器實現)。還涉及到不同的實現風格;邏輯塊和可編程布線被設計和布局為全定制的電路,而大多數硬化的塊(例如DSP)分別為模塊內核和外設混合了標準單元和全定制設計。一些模塊(存儲、輸入輸出)甚至包括重要的模擬電路。所有這些不同的組件都需要仔細建模,以評估整個FPGA架構。除了從每個組件的電路級實現中獲得的面積、時序和功率模型之外,這通常使用架構描述文件來獲取,架構描述文件指定不同的FPGA塊和布線架構的組織和類型。最后,使用可重定位的CAD系統,如VTR [14],將選定的基準應用映射到指定的FPGA架構上。這種CAD系統由一系列復雜的優化算法組成,這些算法將寫在HDL中的基準綜合為電路網表,將其映射到不同的FPGA塊,將映射的塊放置在FPGA上的特定位置,并使用指定的可編程布線架構在它們之間布線連接。然后,我們用由CAD系統產生的實現來評估幾個關鍵指標?偯娣e是應用使用的FPGA塊的總面積,以及其中包含的可編程布線。時序分析器找到通過塊和布線的關鍵路徑,以確定應用時鐘的最大頻率。功耗是根據使用的資源和信號切換速率來估計的。FPGAs從來不是為一個應用設計的,所以這些指標在所有基準中是平均的。最后,根據架構目標(例如高性能或低功率)。其他指標,如CAD工具運行時間以及CAD工具未能在一個架構上布線一些基準也經常被考慮。
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