A/X家FPGA架构及资源评估

评估对比xilinx以及altera两家FPGA芯片逻辑资源。

首先要说明，

1. 现今FPGA除了常规逻辑资源，还具有很多其他片内资源比如块RAM、DSP单元、高速串行收发器、PLL、ADC等等，用以应对不同的场合，逻辑量只能作为选型的重要依据之一。
2. 不同厂家FPGA架构各异，具有很多独有的专利设计，量级相当的FPGA在应对不同应用场景下（比如视频处理、通讯总线、加密算法）时表现可能会差异很大，逻辑资源评估只是作为通常意义上的选型参考。

本文以占有率最大的X家和A家为例来进行比较。

首先对比下两家的芯片架构，

Altera LUT4架构（以入门级MAX10为例，以下材料来源于m10_handbook）

基本的逻辑单元由LAB组成，每个LAB包含16个LE，LE主要由一个LUT-4以及一个触发器。

Altera ALM架构（以Arria10系列为参考）

基本逻辑单元LAB包含10xALM,ALM全程为Adaptive Logic Module，具有8输入和2输出，一个ALM可以配置成不同的LUT组合，比如2个单独LUT4、单独LUT5+LUT3、共享一个输入的LUT5+LUT4等等。ALM相比单独的LUT4架构显然具有更大的灵活性。

（a10_handbook.pdf）

Xilinx(以7系列为例)

赛灵思基本逻辑单元叫做CLB，CLB内有具有两片Slice，每个Slice由4片LUT6及8个触发器组成。可见每个CLB约等于8 x LUT6。

由于最早的FPGA多为基于LUT4组成，惯用的做法是用LUT4的数量近似表示逻辑量。现在FPGA不一定是基于LUT4，但可以转换成等效LUT4数量。XIlinx的叫做LC，ALTERA叫做LE，都可以理解成一个LUT4加触发器的单元的数量。

对MAX10来说，LE的数量就等于LUT4的数量，而xilinx 7系列基于LUT6，LUT与LC有如下换算关系：