可级联拆分查找表：增强型逻辑结构

提高FPGA芯片的性能和面积效率是FPGA结构研究的目标。结合现有的可拆分查找表和可级联查找表结构的优点,提出了可级联拆分查找表逻辑结构。通过在普通可拆分查找表结构中插入可配置选择器,实现了其中2个子查找表单元的可级联,大大减小了电路中2个子查找表之间的互连延迟。在MCNC测试电路集下,可级联拆分查找表在电路总面积相近的情况下,性能上平均提升12%。     

双输出FPGA基本逻辑单元结构的布局布线影响研究

FPGA基本逻辑单元结构对其性能有着巨大的影响.采用实验的方法,基于三种不同的FPGA内基本逻辑单元(BLE)结构,分别对一系列的基准电路进行装箱和布局布线,研究了不同BLE结构对FPGA布局布线性能的影响.研究揭示了不同BLE结构对布局质量,布局、布线延时和面积有较大的影响,BLE_C结构在布局、布线延时和面积上有较好的优化效果.实验结果对FPGA的结构设计以及相应EDA工具的设计具有参考意义.     

基于与非锥的新型FPGA逻辑簇互连结构研究

该文针对新型FPGA可编程逻辑单元与非锥(And-Inverter Cone, AIC)的结构特性,提出一系列方案以得到优化的逻辑簇互连结构,包括:移除输出级交叉矩阵,单级反相交叉矩阵,低负载电路优化,将反馈和输出选择功能分开,限制AIC输出级数的基础上移除中间级交叉矩阵,与LUT架构进行混合等。通过大量的实验,得出针对面积延时积最优的AIC簇互连结构,与Altera公司的FPGA芯片Stratix-IV结构相比,该结构逻辑功能簇本身面积减小9.06%, MCNC应用电路集在基于优化的AIC FPGA架构上实现的平均面积延时积减小40.82%, VTR应用电路集平均面积延时积减小17.38%;与原有的AIC结构相比,簇面积减小23.16%, MCNC应用电路集平均面积延时减小27.15%, VTR应用电路集平均面积延时积减小15.26%。     

VPR在FPGA结构设计中的应用

现场可编程门阵列(FPGA)是一种应用非常广泛,同时结构性很强的电子器件.它是由一些相同的基本电路单元依据一定的规则排列而成,其性能在很大程度上取决于一些关键性结构参数的设置.通过在一典型FPGA芯片中对不同的逻辑电路进行布局布线,得到相应的面积和延时等信息,由此研究、分析FPGA的结构参数与芯片性能之间的关系,并在实验基础上得出了部分结构参数的优化取值范围.     

一种基于半监督AdaBoost模型树的FPGA性能表征方法

提出了一种基于半监督自适应增强(Ada Boost)模型树的建模方法,用于现场可编程门阵列(FPGA)的性能表征。该方法以半监督学习方式,构建了FPGA性能关于FPGA架构参数的解析模型,同时采用Ada Boost算法提高FPGA性能模型的预测精确度。使用VTR(Verilog To Routing)电路集,基于该方法构建的性能模型在预测FPGA上实现的应用电路面积时,平均相对误差(MRE)为4.42%;预测延时的MRE为1.63%;预测面积延时积时,MRE为5.06%。与全监督模型树算法以及现有的半监督模型树算法相比较,该方法构建的FPGA实现面积模型的预测精确度分别提高了39%,26%。实验结果显示,该方法在确保较少的时间开销前提下,构建了具有高预测精确度的FPGA性能模型,提供了一种高效的FPGA性能表征方法。     

动态可重构FPGA布局算法

SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA凭借其动态结构调整的灵活性等特点, 被广泛应用于工业领域。针对动态可重构功能单元的布局问题, 分析了模拟退火解决方案的局限性, 提出了基于电路分层划分和时延驱动的在线布局算法。算法首先按最小分割原则将电路划分为一定数目的层, 然后按自顶向下的原则在芯片的每一层中布局划分出的层, 同时保证电路关键路径的延时最小。实验结果表明, 所述算法在时延、线长和运行时间方面均优于VPR算法。     

延迟优化的统一可编程互连电路设计和实现

本文设计了一种对可编程逻辑单元CLB和可编程输出单元IOB均具有统一结构的可编程互连电路。通过偏移互连线和回线技术,使得同种可编程互连线的负载分布均匀,保证了可编程逻辑器件FPGA芯片中信号传输的可预测性和规整性;同时,设计过程中对编程点和驱动器电路进行专门的优化设计,减少了5%延时。运用该互连电路到实例FPGA芯片--FDP芯片中,流片后实测数据表明：该可编程互连电路中各种互连线功能正确,可以正确地完成各种信号的互连,整个芯片的延迟统一而且可预测。     

基于FPGA的超声相控阵发射电路研究

针对基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的高精度相控阵控制电路,采用锁相环技术的延时控制电路设计方法,在Modelsim软件中设计、仿真相控阵发射电路的聚焦和延时功能。在设计过程中,采用S扫描的扫描方式,由相控阵发射原理计算出相控阵发射电路的延时时间,通过相应的延时得到相控阵发射电路的聚焦。采用FPGA内部集成的锁相环,可以对输入时钟进行倍频或者分频,以此产生超声相控阵发射电路所需要的相关时钟信号。     

高精度延时电路在激光测距仪器检测中的应用研究

基于计数器的延时电路是激光测距仪器模拟检测常用的延时器, 但其启动信号与首计数脉冲之间往往存在小于一个计数时钟周期的偏差, 提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)的补偿方法对该偏差进行补偿。该方法利用FPGA内部的进位延迟线实现时间-数字转换电路, 可精确测量计数器启动信号与首计数脉冲间的时间偏差, 分辨精度可以达到80 ps。该时间偏差转化为模拟距离偏差值用于对计数器延时效果进行补偿, 大大提高了延时时间模拟空间距离的精度, 增强了对激光测距仪器的模拟检测能力。     

一种基于AND-LUT的混合FPGA结构

提出了一种混合FPGA新结构--新颖的AND-LUT阵列结构.其创新之处在于由可编程逻辑簇(Cluster)和相关的连接盒(CB)组成的可编程逻辑单元片(Tile)可以根据应用需要灵活地配置成PLA或LUT,前者较适合于高扇入逻辑,后者较适合于低扇入逻辑.因此,结合两者优点的新颖AND-LUT阵列结构在实现各种输入的用户逻辑时都能保持很好的逻辑利用率.MCNC电路测试结果进一步表明,同一逻辑电路在文中提出的混合FPGA新结构中实现与在基于LUT的对称FPGA结构中实现相比,面积平均可节省46%,因而大大提高了FPGA器件的逻辑利用率.