7.1 Мелко-, средне- и крупномодульные архитектуры

Главной особенностью ПЛИС является их внутренняя структура, которая преимущественно состоит из большого количества простых программируемых логических блоков-”островов” в ”море” программируемых внутренних связей ( рис.7.1).

В мелкомодульной архитектуре каждый логический блок может использоваться для реализации только очень простой функции. Например, блок можно сконфигурировать для работы в качестве 3-входового простого логического элемента ( И, ИЛИ, И-НЕ и так далее) или элемента памяти (триггер D-типа, защёлка D-типа и так далее).

Мелкомодульные структуры используются при реализации связующей логики и неоднородных структур, подобных конечным автоматам. Мелкомодульные структуры также эффективны при реализации систолических алгоритмов ( функции, которые чрезвычайно эффективны за счёт реализации массового параллелизма). Эти структуры обладают определённым преимуществом при использовании технологии традиционного логического синтеза, которая базируется на мелкомодульной архитектуре заказных микросхем.

Рис.7.1. Внутренняя структура ПЛИС

Для ”мелкомодульных” ПЛИС характерно большое количество соединений внутри блоков и между ними. По мере увеличения модульности устройств до среднемодульных и выше количество соединений в блоках уменьшается. Это важное свойство, так как внутренние связи определяют величину подавляющего большинства задержек, связанных с прохождением сигналов через ПЛИС.

В “среднемодульных” ПЛИС каждый логический блок содержит относительно большое количество логики по сравнению с “мелкомодульными” ПЛИС. Так, например, логический блок может содержать четыре 4-входовых таблицы соответствия, четыре мультиплексора, четыре D-триггера, и некоторое количество логики быстрого переноса.

“Крупномодульные” ПЛИС содержат массивы узлов, где каждый узел представляет собой сложный элемент, реализующий алгоритмические функции, такие как, например, быстрое преобразование Фурье или ядро микропроцессора общего назначения.