Sprzętowa realizacja algorytmu redukcji wstecznej w układach FPGA Xilinx Virtex4

摘要

In this paper, the pipelined processor unit destined to realization of back substitution algorithm in modern FPGA devices is presented. Proposed processor unit uses the rational fraction data format and arithmetic instead classical fixed-point or float-point ones for effective utilization of FPGA resources (for example, utilization built-in DSP blocks). The processor unit model has been designed in VHDL language and implemented into Xilinx Virtex 4 device. Authors present several versions of designed processor unit which difference both: maximum clock frequency and FPGA device volume. The main parameters of the proposed processing unit have been compared to corresponding ones for fixed-point and float-point units which were obtained by means Xilinx IP-Core generator and are characterized by similar computing precision.%W pracy przedstawiono projekt potokowej jednostki przetwarzającej przeznaczonej do realizacji algorytmu redukcji wstecznej i dostosowanej do implementacji w nowoczesnych układach FPGA. W celu efektywnego wykorzystania zasobów układu FPGA(m.in. wbudowanych bloków DSP), jednostka wykonuje obliczenia w arytmetyce ułamkowej. Model jednostki został zaprojektowany w języku opisu sprzętu VHDL i następnie zaimplementowany w układzie FPGA Vir-tex4 firmy Xilinx. W referacie przedstawiono kilka wariantów zaprojektowanej jednostki, które różnią się maksymalną częstotliwością pracy i czasem realizacji całego algorytmu. Parametry zaprojektowanej jednostki porównano z parametrami odpowiednich stało- i zmien-noprzecinkowych bloków operacyjnych otrzymanych z generatorów IP Core firmy Xilinx zapewniających podobną dokładność obliczeń.