SLICEM是如何将查找表配置为分布式RAM/移位寄存器的

1.首先说SliceM和SliceL如何配置为ROM的

一个SLICE包含4个六输入查找表，因此每个查找表就能存储64bit的数据，要实现128bit的ROM，只需要通过两个LUT就可实现，具体如下表:

2.如何配置成为分布式RAM

SLICEM中的LUT如下图：

DI为输入的数据，WCLK为同步时钟，WE为使能信号，A $5:0$ 为地址总线、WA为写数据总线，LUT的输出Output是异步读取结果，输出端可选是否使用寄存器实现同步读。

(1)128×1的单口RAM

(2)128×1的双口RAM

（3）256×1的单口RAM

（4）32×2的四端口RAM

除了上述的方式，还可以将其当作两个5输入LUT ，例如下图将其配置成32*2的四端口，这时候可以发现一个LUT其实只有32位深度，正式因为采用了5输入LUT的方式（1个6输入LUT中的两个5输入LUT分别配置成宽度位1bit、深度为32的RAM，公用一组地址线、写使能，写数据输入分别为DI1和DI2）。

3.如何配成成为移位寄存器

SILCEM相比SLICEL之所以能够配置成移位寄存器，是因为其LUT具有写数据端（DI1 DI2），写地址线（WA1-WA8）,写使能端（WE），而SLICEL的LUT6没有。这样就可以将外部的数据输入进来，实现32位移位寄存器。

时序图如下：

如果要实现64/96/128移位寄存器，可以通过级联的方式实现。

但是如果希望设计的移位寄存器并不是32位或者32位的倍数呢？

任何32位都可以通过改变地址异步读出(在O6 LUT输出，在原语中称为Q)，此功能在创建较小的移位寄存器(小于32位)时非常有用。例如，当构建一个13位移位寄存器时，将读地址设置为第13位对应的地址即5'b1101，这时候输出可以选择Output(Q)或者Registered Output，可以实现同步获取移位寄存器输出。（LUT的读是异步的）

4.与LUT相关的原语

（1）多路复用器

|-------|------------------|---------------|---------|
| 原语 | 输入 | 资源 | 功能 |
| MUXF7 | 两个LUT的输出 | F7AMUX/F7BMUX | 8选1选择器 |
| MUXF8 | F7AMUX/F7BMUX的输出 | F8MUX | 16选1选择器 |

两种多路复用器的端口相同，如下：

数据输入端：I0，I1
控制信号：S
数据输出：O

问题：为何无论是8选1还是16选一，其输入都只有两个数？这样不是二选一吗？

实际上要明白这个需要联系上文中如何实现这些功能的。在上文的介绍中，MUXF7的输入是两个LUT的输出结果，这时相当于是二选一，而LUT又是一个4选1的选择器，因此实现了8选1的功能。

MUXF8实现16选1是在MUXF7的基础上，再对相邻的MUXF7/MUXF8的输出再进行选择，实现16选1的输出。

使用原语的例子如下：

复制代码

MUXF7 MUXF7_inst (
.O(O), // Output of MUX to general routing
.I0(I0), // Input (tie to LUT6 O6 pin)
.I1(I1), // Input (tie to LUT6 O6 pin)
.S(S) // Input select to MUX
);


MUXF8 MUXF8_inst (
.O(O), // Output of MUX to general routing
.I0(I0), // Input (tie to MUXF7 L/LO out)
.I1(I1), // Input (tie to MUXF7 L/LO out)
.S(S) // Input select to MUX
);

（2）分布式RAM

D：数据输入端
WE：写使能
WCLK：写时钟
A $#:0$ ：地址
O：移位输出

以32×1的单端口RAM为例：

复制代码

  RAM32X1S_1 #(
      .INIT(32'h00000000)  // Initial contents of RAM
   )RAM32X1S_1_inst (
      .O(O),       // RAM output
      .A0(A0),     // RAM address[0] input
      .A1(A1),     // RAM address[1] input
      .A2(A2),     // RAM address[2] input
      .A3(A3),     // RAM address[3] input
      .A4(A4),     // RAM address[4] input
      .D(D),       // RAM data input
      .WCLK(WCLK), // Write clock input
      .WE(WE)      // Write enable input
   );

更多原语可按照下面这边文章里的步骤找到如何例化：

Xinlinx原语在哪查看如何使用/原语示例-CSDN博客

（3）移位寄存器

复制代码

   SRLC32E #(
      .INIT(32'h00000000) // Initial Value of Shift Register
   ) SRLC32E_inst (
      .Q(Q),     // SRL data output
      .Q31(Q31), // SRL cascade output pin
      .A(A),     // 5-bit shift depth select input
      .CE(CE),   // Clock enable input
      .CLK(CLK), // Clock input
      .D(D)      // SRL data input
   );

Xinlinx官方CLB文档如下：

7 Series FPGAs Configurable Logic Block User Guide (UG474) • 查看器 • AMD 技术信息门户