第1步：定义Stratix II逻辑结构
本页面阐述高性能Stratix® II FPGA三个开发步骤中的第一步：
2002年，Altera需要一种新方案来解决90nm FPGA的技术挑战，以满足客户的要求：
- 提高性能
- 降低功耗
- 提高逻辑密度
- 软件体系结构无缝集成
图 1 描述了不同规模LUT的相对成本和延迟之间的折衷选择。研究(PDF)表明，较宽的查找表(LUT)有较好的性能，而含有较窄LUT的FPGA逻辑结构成本效益更好。由于需要进一步提高FPGA的性能，因此对传统的4输入LUT逻辑结构形成了挑战。
图 1. 相对性能、成本效益和LUT输入规模总体对比
大量的客户设计研究表明，每个设计都需要采用多输入LUT配置。图2所示为LUT分配。
图2.综合的LUT分配
Altera的工程师反复进行了大量研究，其中包括150,000多次试验，优化Stratix II FPGA新的逻辑结构，以提高效率。
成本和性能上的完美平衡产生了Stratix II FPGA中LUT结构的分段式概念。
图3显示了 Quartus® II 软件从综合到布局布线的过程中，需要灵活的8输入分段式LUT来调整不同的LUT配置分配，实现最佳性能。当LUT以简单函数进行配置时会浪费一些不使用的资源，而分段式功能避免了这种逻辑浪费。
图3. LUT的创新方法
MultiTrack 互联
除了创新的8输入分段式LUT以外，Stratix FGPA系列还引入了MultiTrack互联结构，提高了互联能力和性能。它是业界最好的互联功能，与竞争方案相比，单跳逻辑跨度是其5倍。Stratix FPGA系列互联如图4所示。
图4.Stratix FPGA系列MultiTrack互联
MultiTrack互联的优势：
- 对周围任何LAB，以更少的连接实现更强的接通能力，从而提高了性能，降低了功耗。
- 避免了区域拥塞，实现更好的逻辑填充。
图5. ALM中的8输入分段式LUT
ALM能够实现完整的6输入函数，可选择7输入函数，或者分成更小的LUT，实现2个独立的函数。
Stratix II ALM的优势：
- 形成更简单的组合逻辑级，与前代FPGA相比，性能高出50% 。
- 在单个FPGA中，以更高的效率填充更多的逻辑，与竞争逻辑单元相比，逻辑多出80%。
- 与Quartus II 软件完全集成，充分利用ALM 中的8输入分段式LUT，以及Stratix II FPGA的走线互联体系结构。
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