Stratix III 和Virtex-5逻辑效率对比
Stratix® III FPGA使用自适应逻辑模块 (ALM) 来实现逻辑功能，由于利用了 ALM 的分段式功能 ，因此，其效率非常高。与 Virtex-5 的 LUT-FF 对相比， ALM 分段式功能具有以下优势：
- 比 Virtex-5 逻辑容量高 1.8 倍。对 65 个客户设计的基准测试结果表明，总体上， Stratix III ALM “等价于”或者“拥有” 1.8 倍的 Virtex-5 逻辑单元。
- 比 Virtex-5 高出一个速率等级，使得 Stratix III 成为有史以来最快的 FPGA 。
表 1 对比了 Stratix III ALM 和 Virtex-5 LUT-FF 对的特性，分别如图 1 和图 2 所示。
图 1. Stratix III ALM
图 2. Virtex-5 LUT-FF 对
表 1. Stratix III ALM 和 Virtex-5 LUT-FF 对特性对比 |
特性 |
ALM |
LUT-FF 对 |
输入数量 |
8 |
6 |
分段式 LUT |
是 |
否 |
每个 LUT 的寄存器数量 |
2 |
1 |
专用全加器 |
2 |
0 |
在逻辑实现上，ALM可以采用7输入部分功能、全6输入逻辑功能，以及由容量更小的LUT构成的两个独立功能，例如两个独立的4输入LUT。ALM需要非常少的共享输入，如表2所示，浪费最少的逻辑，提供最多的可用逻辑，实现最佳性能。
表2列出了几种功能组合，对比了Stratix III 和Virtex-5的共享输入数量。
| 表 2. Stratix III ALM 和 Virtex-5 LUT 的灵活性对比 |
| 输出 1 |
输出 2 |
Virtex-5 LUT共享输入的数量(最少) |
Stratix III ALM共享输入的数量(最少) |
| 5-LUT |
5-LUT |
5 |
2 |
| 5-LUT |
4-LUT |
4 |
1 |
| 5-LUT |
3-LUT |
3 |
0 |
| 4-LUT |
4-LUT |
3 |
0 |
| 4-LUT |
3-LUT |
2 |
0 |
| 3-LUT |
3-LUT |
1 |
0 |
例如，实现一个 5 输入和一个 3 输入功能， ALM 采用了两个不需要共享输入的独立功能，而 LUT-FF 对则必须共享输入，或者没有共享输入时，必须采用两个 6-LUT ，导致了逻辑浪费。
图 3. Stratix III ALM 和 Virtex-5 LUT-FF 对实现的 5 输入和 3 输入功能
由于采用了效率很高的分段式功能， Stratix III ALM 总体性能要比 Virtex-5 LUT-FF 对高 1.8 倍，在某些设计中甚至高出 2.3 倍。 65 个客户设计的基准测试分析证明了这一点，如图 4 所示。“ 1 ”处的水平黑线表明在这一点， Virtex-5 (LUT-FF 对 ) 和 Stratix III (ALM) 的逻辑单元数量相等。
图 4. 逻辑效率对比
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