Super Logic Region (SLR) 在Xilinx FPGA架构

Super Logic Region (SLR) 在Xilinx FPGA架构

https://www.rapidwright.io/docs/Xilinx_Architecture.html

引言

在现代FPGA(现场可编程门阵列)设计中,架构的组织和资源管理至关重要。AMD-Xilinx的FPGA架构采用了一种分层结构,其中**Super Logic Region (SLR)**是一个关键的构件。SLR的设计不仅提高了FPGA的性能和灵活性,还为复杂计算和大规模数据处理提供了理想的硬件基础。本文将探讨SLR的定义、结构和在FPGA设计中的应用。

Xilinx架构术语概述

为了更好地理解SLR,我们首先需要了解Xilinx架构中的几个关键术语:

  1. BEL (Basic Element of Logic):

    • 逻辑基本单元,是FPGA中构成逻辑功能的最小单元,如查找表(LUT)和触发器(FF)。
  2. Site:

    • 指FPGA中可以放置逻辑基本单元的特定位置。每个site可以包含一个或多个BEL。
  3. Tile:

    • 由多个site和相关逻辑单元组成的区域,是FPGA的基本构建块。Tiles可以是不同类型的,具体取决于它们的功能和资源。
  4. FSR (Fabric Sub Region or Clock Region):

    • 也称为时钟区域,是FPGA中一组重复的2D tile数组。FSR用于优化时钟信号的分配和路由。
  5. SLR (Super Logic Region):

    • SLR是FPGA中采用堆叠硅互连技术(SSIT)或2.5D封装的逻辑区域。SLR包含多个FSR,并且通常是相同的,因为每个SLR都是从相同的掩模集制造而来的。
  6. Device:

    • 在Xilinx架构中,设备是最高级别的结构,通常是单个芯片的2D FSR数组或多个SLR的垂直排列。
  7. Node:

    • 节点是用于描述tiles之间连接的电气连接线的集合。节点跨越一个或多个tiles,形成电路的连接。

Super Logic Region (SLR) 的结构与组成

SLR的设计使其能够有效管理FPGA资源以实现高性能计算。SLR的结构通常如下:

  • 包含多个FSR:

    • 每个SLR由多个FSR组成,FSR内部包含多个tiles,tiles则由多个site和BEL构成。
    • SLR的设计允许在逻辑层面上实现大规模并行处理。
  • Laguna Tiles:

    • 在SLR之间的边界区域,使用特殊的Laguna tiles替代常规CLB列。Laguna tiles具有专用的触发器站点,用于支持SLR间的逻辑通信。
  • 时钟资源:

    • SLR内的时钟资源用于管理和分配时钟信号,以确保各个逻辑单元之间的同步和数据传输。

FSR (Fabric Sub Region or Clock Region)

A fabric sub region结构子区域,也称为时钟区域,是结构中复制的二维图块阵列。在UltraScale体系结构中,所有FSR都是60 CLB高,但它们的宽度将根据其构造中使用的瓷砖类型的组合而有所不同。

时钟路由和分配线表示为与FSR相同的粒度。在UltraScale架构中,有24个水平布线轨道、24个垂直布线轨道、25个水平分布轨道和24个垂直分布轨道。这些路由和分发轨道与相邻FSR中的轨道邻接,以形成设备时钟网络资源集。有关时钟资源的更多信息,请参阅UG472:7系列时钟资源用户指南或UG572:UltraScale体系结构时钟资源用户手册。

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