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[導(dǎo)讀]今天和大俠簡單聊一聊 Intel altera 和 Xilinx 的 FPGA 區(qū)別。


今天和大俠簡單聊一聊 Intel altera 和 Xilinx 的 FPGA 區(qū)別,話不多說,上貨。

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別


最近有很多人在問,學(xué)習(xí)FPGA到底是選擇 Intel altera 的還是 xilinx 的呢,于是我就苦口婆心的說了一大堆,中心思想大概就是,學(xué)習(xí)FPGA一定要學(xué)習(xí) FPGA 的設(shè)計思想以及設(shè)計原理,不要糾結(jié)于單一的實驗平臺或者操作軟件,因為你想在這個行業(yè)越走越高的話,廣度和深度都是要有所了解的。

初期學(xué)習(xí)的時候尤其注重動手,選擇一款操作平臺以及操作軟件是為了讓你更好的去動手做,而不是讓你在這款軟件或者實驗平臺去做文章,因為不懂原理的話,換個環(huán)境你同樣是什么都不明白。尤其是現(xiàn)在的科技公司產(chǎn)品更新升級換代還比較快,要學(xué)會去掌握最核心的知識點(diǎn)才是王道。

下面,咱們就來簡單聊聊 Intel altera 和 Xilinx 的 FPGA 區(qū)別,歡迎大家一起交流,三人行,必有我?guī)?,共同學(xué)習(xí),共同進(jìn)步。

對于 Intel altera 和 Xilinx 的 FPGA,本人認(rèn)為可以分為兩個方面去比較一下,基本邏輯資源和內(nèi)部基本架構(gòu)。從目前企業(yè)中做開發(fā)使用的廣泛性來說,Xilinx 占得比重確實是大一些,但是從其他方面來說,比如價格,相對而言 Intel altera 的便宜些。

對于兩者的特點(diǎn),Xilinx 的短線資源非常豐富,這樣在實現(xiàn)的時候,布線的成功率很高,尤其是邏輯做得比較滿的時候。而 Intel altera 的 FPGA 的短線資源經(jīng)常不夠用,經(jīng)常要占用LE來充當(dāng)布線資源,這也是為什么 Intel altera 的 FPGA可以便宜的原因,資源少些當(dāng)然便宜,但是如果你是高手,也能把他的性能發(fā)揮得很好。?另外就是關(guān)于塊RAM,Xilinx的雙口RAM是真的,Intel altera的沒有雙口RAM,如果你要實現(xiàn)真正的雙口RAM,只能用兩塊RAM來背靠背地實現(xiàn),這樣你的RAM資源就少了一半,如果你的應(yīng)用對片內(nèi)雙口RAM的需求很重要,用 Intel altera 的就劃不來。

下面咱們就從我剛才說的基本邏輯資源和內(nèi)部基本架構(gòu)這兩個方面來聊聊。? ? ? ?

1、基本邏輯資源

基本的邏輯資源我建議大家可以去看看兩家的芯片做個比較,今天時間有限就不給各位詳談了,通過比較你會發(fā)現(xiàn)我上面說的還是有點(diǎn)道理的。

2、內(nèi)部基本架構(gòu)
從1985年Xilinx公司推出第一片F(xiàn)PGA到現(xiàn)在,F(xiàn)PGA的使用已經(jīng)有30多年的歷史了。目前主流市場的FPGA主要還是Xilinx和Intel altera兩大系列,下面分別來介紹下它們各自的基本結(jié)構(gòu)組成。

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別


Xilinx的FPGA主要由以下單元結(jié)構(gòu)組成:可配置邏輯塊(CLB)、時鐘管理模塊(CMT)、存儲器(RAM/FIFO)、數(shù)字信號處理模塊(DSP)和一些專用模塊。以Virtex-5為例,簡單介紹下各模塊的功能。

1、可配置邏輯塊(CLB)

CLB是FPGA中組成設(shè)計邏輯的主要資源,也是電路設(shè)計中工作的主要對象,下面對CLB的內(nèi)外結(jié)構(gòu)做一個簡單介紹。FPGA的邏輯就是由陣列排布的CLB實現(xiàn)的,每個CLB單元都和一個開關(guān)陣列相連,并受其控制以實現(xiàn)邏輯,如下圖所示:?

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別

每一個CLB中包含有兩個基本結(jié)構(gòu)(Slice),每個基本結(jié)構(gòu)中包含4個查找表(LUT)、4個存儲單元、廣函數(shù)多路器(Wide_function Multiplexer)和進(jìn)位邏輯,這種基本結(jié)構(gòu)(Slice)稱為SLICEL。另外,有些基本結(jié)構(gòu)(Slice)中還包含使用RAM存儲數(shù)據(jù)的功能和使用32位寄存器移位的功能,支持這些功能的基本結(jié)構(gòu)稱為SLICEM。

2、時鐘管理模塊(CMT)

時鐘管理模塊(CMT)用于產(chǎn)生高質(zhì)量的時鐘,以Virtex-5系列器件為例,CMT包括兩個 數(shù)字時鐘管理單元(DCM)和一個鎖相環(huán)電路(PLL)。

3、存儲器(RAM/FIFO)

現(xiàn)代Xilinx的FPGA都有內(nèi)部的存儲器塊,以Virtex-5為例,內(nèi)部包含若干塊RAM,每一塊36KB,并且RAM的大小可以靈活配置。Virtex-5內(nèi)的RAM是同步的雙口RAM,并且可以配置為多速率的FIFO存儲器,極大地提高了設(shè)計的靈活性。

4、數(shù)字信號處理模塊(DSP)

大多數(shù)的FPGA產(chǎn)品都提供了DSP。

5、其他專用模塊

除了上述模塊外,在現(xiàn)代的Xilinx的FPGA產(chǎn)品中還有一些其他專用模塊,例如:Rocket IO千兆位級收發(fā)器、PCI Express端點(diǎn)模塊和三態(tài)以太網(wǎng)MAC模塊等。

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別


Intel altera 的產(chǎn)品一般包括如下單元結(jié)構(gòu):邏輯陣列模塊(LAB)、TriMatrix存儲器模塊(RAM)、數(shù)字信號處理模塊(DSP)和鎖相環(huán)模塊(PLL)。下面以Startix II 器件為例說明 Intel altera 公司產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

1、邏輯陣列模塊(LAB)

邏輯陣列模塊(LAB)的主要結(jié)構(gòu)是8個適應(yīng)邏輯模塊(ALM),還包括一些進(jìn)位鏈和控制邏輯等結(jié)構(gòu)。適應(yīng)邏輯模塊(ALM)是 Stratix II 器件的基本模塊,其結(jié)構(gòu)如下圖。

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別

每個ALM中都包含了兩個可編程的寄存器、兩個專用全加器、一個進(jìn)位鏈、一個共享算術(shù)鏈和一個寄存器鏈。需要注意的是,在上圖所示的組合邏輯塊(Combinational Logic)中包含了兩個4輸入4 查找表(LUT)和4個三輸入的查找表。

2、 存儲器模塊(RAM)

Stratix II 器件具有 TriMatrix 存儲結(jié)構(gòu),它包括3種大小的嵌入式RAM塊。TriMatrix 存儲器包括512位的M512塊、4Kb的M4K塊和512Kb的M-RAM塊,每個都可以配置支持各種特性。

3、 數(shù)字信號處理模塊(DSP)

DSP塊結(jié)構(gòu)是為實現(xiàn)多種 最大性能和最小邏輯資源利用率的DSP功能而優(yōu)化的。

4、 鎖相環(huán)(PLL)

Stratix II 器件具有多達(dá)12個鎖相環(huán)(PLL)和48個獨(dú)立系統(tǒng)時鐘,可以作為中央時鐘管理器滿足系統(tǒng)時序需求。

舉例分析Intel FPGA和Xilinx FPGA的區(qū)別


以上可以看出,Xilinx 與 Intel altera 的 FPGA 的結(jié)構(gòu)最大不同還是其邏輯單元部分:Xilinx的邏輯單元基本組成為可配置邏輯模塊(CLB),而 Intel altera 的為LAB,但更深一層講,CLB和LAB里面也都是由LUT、觸發(fā)器等構(gòu)成的。兩個公司的FPGA組成各有特點(diǎn),這也決定了它們的FPGA產(chǎn)品在功能上各有特點(diǎn)。

總的來說,Xilinx 家獨(dú)有 可配置邏輯塊(CLB)/Slice,Intel altera 家獨(dú)有邏輯陣列模塊(LAB),可以這么理解。簡單聊聊,希望對各位大俠學(xué)習(xí)理解有所幫助。


-END-


來源 | FPGA江湖技術(shù)


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