聊一聊FPGA的片内资源相关知识
大家好，到了每日学习的时间了。今天我们来聊一聊fpga的片内资源相关知识。
主流的fpga仍是基于查找表技术的，已经远远超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能（如ram、dcm和dsp）的硬核（asic型）模块。如图所示，fpga芯片主要由7部分组成，分别为：可编程输入输出单元（iob）、基本可编程逻辑单元（clb）、完整的时钟管理（dcm）、嵌入式块ram、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。
1.可编程输入输出单元（iob）
可编程输入/输出单元简称i/o单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配要求。fpga内的i/o按组分类，每组都能狗独立地支持不同的i/o标准。通过软件的灵活配置，可是配不通电气标准与i/o物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。i/o口的频率也越来越高。
为了便于管理和适应多种电气标准，fpga的iob被划分为若干组（bank）,每个bank的接口标准由其接口电压vcco决定，一个bank只能有一种vcco，但不同的bank可以有不同的vcco，只有相同电气标准的接口才能连接在一起。
2.可配置逻辑块（clb）
clb是fpga内的基本逻辑单元，clb的实际数量和特性会因为器件的不同而不同，但是每个clb都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由4或6个输入、一些选型电路（mux）和触发器组成。开关矩阵是高度灵活的，可以对其进行配置以组成组合逻辑、移位寄存器或ram。在xilinx公司的fpga器件中，clb有多个相同的slice和附加逻辑组成，每个clb模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式ram和分布式rom。
slice是xilinx公司定义的基本逻辑单位，一个slice由两个4输入的函数发生器（lut）、进位逻辑、算数逻辑、存储逻辑和函数复用器组成。
3.数字时钟管理模块（dcm）
业内大多数fpga均提供数字时钟管理（xilinx全部fpga都有这种特性）。xilinx推出最先进的数字时钟管理和相位环路锁定。dcm可以完成对时钟的分频倍频功能，并能维持各时钟之间的相位关系，即零时钟偏差。
4.嵌入式块ram（bram）
bram有很高的灵活性，可以被配置位单端口ram、双端口ram、内容地址存储器（cam）以及fifo等常用存储结构。在实际应用中，芯片内部bram数量是芯片选型的一个重要因素，单片块ram的容量是18kbits，即位宽为18比特、深度为1024。也可以根据需要更改其位宽与深度（位宽不得大于36bits）。亦可以将多块bram级联起来形成更大的ram。
5.丰富的布线资源
布线资源连通fpga内部所有单元，而连线长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。fpga芯片内部有着丰富的不限资源，根据工艺、长度、宽度和分布位置而划分为4类不同的类别。第一类是全局布线资源，用于芯片内部全局时钟和全局复位/置位的布线；二、长线资源，用以完成芯片bank之间的高速信号和第二全局时钟信号的布线；三、是短线资源，用于完成基本逻辑单元之间的逻辑链接和布线；四、分布式的布线资源，用于专有时钟、复位等控制信号线。
6.底层内嵌功能单元
内嵌功能模块主要是指dll（delay locked loop）、pll（phase locked loop）、dsp和cpu等软处理核。
7.内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层迁入的软核而言的，等效于asic电路。为了提高fpga性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。例如：专用乘法器，串并收发器（serdes）可以达到数十gbps收发速度。
今天就聊到这里，各位，加油。
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1.可编程输入输出单元（iob）
可编程输入/输出单元简称i/o单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配要求。fpga内的i/o按组分类，每组都能狗独立地支持不同的i/o标准。通过软件的灵活配置，可是配不通电气标准与i/o物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。i/o口的频率也越来越高。
为了便于管理和适应多种电气标准，fpga的iob被划分为若干组（bank）,每个bank的接口标准由其接口电压vcco决定，一个bank只能有一种vcco，但不同的bank可以有不同的vcco，只有相同电气标准的接口才能连接在一起。
2.可配置逻辑块（clb）
clb是fpga内的基本逻辑单元，clb的实际数量和特性会因为器件的不同而不同，但是每个clb都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由4或6个输入、一些选型电路（mux）和触发器组成。开关矩阵是高度灵活的，可以对其进行配置以组成组合逻辑、移位寄存器或ram。在xilinx公司的fpga器件中，clb有多个相同的slice和附加逻辑组成，每个clb模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式ram和分布式rom。
slice是xilinx公司定义的基本逻辑单位，一个slice由两个4输入的函数发生器（lut）、进位逻辑、算数逻辑、存储逻辑和函数复用器组成。
3.数字时钟管理模块（dcm）
业内大多数fpga均提供数字时钟管理（xilinx全部fpga都有这种特性）。xilinx推出最先进的数字时钟管理和相位环路锁定。dcm可以完成对时钟的分频倍频功能，并能维持各时钟之间的相位关系，即零时钟偏差。
4.嵌入式块ram（bram）
bram有很高的灵活性，可以被配置位单端口ram、双端口ram、内容地址存储器（cam）以及fifo等常用存储结构。在实际应用中，芯片内部bram数量是芯片选型的一个重要因素，单片块ram的容量是18kbits，即位宽为18比特、深度为1024。也可以根据需要更改其位宽与深度（位宽不得大于36bits）。亦可以将多块bram级联起来形成更大的ram。
5.丰富的布线资源
布线资源连通fpga内部所有单元，而连线长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。fpga芯片内部有着丰富的不限资源，根据工艺、长度、宽度和分布位置而划分为4类不同的类别。第一类是全局布线资源，用于芯片内部全局时钟和全局复位/置位的布线；二、长线资源，用以完成芯片bank之间的高速信号和第二全局时钟信号的布线；三、是短线资源，用于完成基本逻辑单元之间的逻辑链接和布线；四、分布式的布线资源，用于专有时钟、复位等控制信号线。
6.底层内嵌功能单元
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7.内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层迁入的软核而言的，等效于asic电路。为了提高fpga性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。例如：专用乘法器，串并收发器（serdes）可以达到数十gbps收发速度。
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