探秘早期的FPGA內部構造

早期的FPGA結構介紹：

FPGA（field-programmable gate array），即現場可編程門陣列。它與其他集成電路的不同之處在于它的可編程特性。

下面對早期FPGA構造的介紹來自于：探秘FPGA內部結構，全英文，寫的非常好，值得一看。

如下圖，從FPGA的封裝上看，他就是一個硅片，在硅片上集成了各種可編程邏輯塊構成的陣列，放大來看，可編程邏輯塊是通過可編程互聯設備相互連接的，這就像小島（可編程邏輯塊）一樣，通過海水（可編程互聯設備）相連接。

如果繼續細看下去，我們會發現，這些可編程邏輯塊（Programable Logic Blocks）中包含很多功能單元，以上圖為例，有一個3輸入的LUT（Look-up Table），一個Multiplexer（多路復用器），一個觸發器。

這些器件的數量在不同的系列的FPGA中是不同的，這也就存在一個選擇的問題，選擇一個滿足需求的FPGA的前提是了解這些邏輯塊內的功能單元的數量。

觸發器（flip-flop）可以配置成一個寄存器或者一個鎖存器；

多路復用器（Multiplexer）可以通過配置來選擇一個輸入給這個模塊，或者選擇一個來自與LUT的輸出；

查找表（LUT）可以通過配置取代任何要求的邏輯功能電路。

LUT，其功能類似于一個真值表，它相當于一個可編程的邏輯電路，它把一個需要設計的邏輯電路以真值表的形式存儲起來。或理解為一個邏輯電路，即 LUT可以構成一個邏輯電路，實現該邏輯電路的功能。

當然，FPGA還包含主要的輸入輸出引腳和焊盤，上圖沒有顯示出來。通過個邏輯塊之間的互聯設備，各邏輯塊之間可以通過配置相互連接，各邏輯塊的輸入可以相互連通，某個邏輯塊的輸出也可以驅動其他邏輯塊的輸入等。

最初的FPGA和上面討論的結構很相似，例如1985年賽靈思推出的XC2064包含8*8=64個邏輯塊陣列，每個邏輯塊包含一個4輸入的LUT和其他簡單的功能塊。

FPGA 硬件開發

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