适于Datapath应用的FPGA新结构及其容错设计

摘要

研究人员开发适于Datapath应用的FPGA新结构FDP.FDP在整体结构、逻辑单元和连线资源的设计上都提出了一些创新的观点.主要的特点包括:在逻辑单元上提供基于运算逻辑的MUX型组合逻辑单元,Datapath增强逻辑和专用进位逻辑.在连线结构上提供特有的可编程数据通路直接连线,灵活高速的专用进位链和可分割的长线通道连线.应用Chartered半导体制造公司的0.6微米双层金属标准CMOS工艺,设计了核心模块为12×13个逻辑单元的FDP芯片.专门设计了针对FDP的分布式容错结构,用于容错的冗余单元均匀分布在核心模块之间是这种容错结构的特点,也是一种创新.

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文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1FPGA结构研究现状

1.1.1 FPGA逻辑单元

1.1.2 FPGA连线资源

1.1.3 FPGA新型结构

1.2商用FPGA在数据通路应用中的结构缺陷

1.3主要研究目标和内容

第二章适用于DATAPATH应用的FPGA新结构(FDP)

2.1总体结构框架

2.2可编程逻辑单元

2.2.1基本逻辑单元的结构

2.2.2 LB的内部连接结构

2.2.3 LC对各种逻辑函数的实现

2.3连线结构和专用进位链

2.3.1可编程数据通路

2.3.2可编程分割的长线资源

2.3.3专用进位链

2.4编程开关单元

2.5配置数据的编程电路

2.6可编程I/O模块

2.7 FDP的性能和结构比较结果

第三章FDP的动态容错结构

3.1经典的FPGA容错方法

3.2基于FDP的分布式容错结构

3.3动态容错控制器

3.4容错结构的芯片成品率分析

3.5比较结果

3.6结论

第四章FDP的测试系统

4.1FDP结构描述语言

4.2二进制配置数据格式和生成软件

4.3 FDP测试的硬件平台和下载软件

第五章设计总结和展望

5.1设计过程

5.2主要完成的工作

5.3总结和工作展望

附录Ⅰ FDP描述语言

附录Ⅱ FDP的部分芯片照片

参考文献

致谢