Spartan-6系列内部模块介绍之可配置逻辑模块（CLB）

可配置逻辑模块（CLB）
Spartan-6每个CLB模块里包含两个SLICE。CLB通过交换矩阵和外部通用逻辑阵列相连，如图2-1和图2-2所示。底部的SLICE标号为SLICE0，顶部的SLICE标号为SLICE1。两个SLICE没有直接连接。

每个SLICE包含4个LUT和8个存储单元。这些基本单元能提供逻辑和ROM功能。有些SLICE，称为SLICEL，除了具有逻辑和ROM功能之外，还包含了算术进位链和多路复用器。SLICEM包含进位链、多路复用器、查找表LUT和可变长度的移位寄存器。
在Spartan-6中，大约50%的SLICE为SLICEX，它不具有存储功能，也没有进位链；25%为SLICEL，它也不具有存储功能，但包含进位链；剩下的25%为SLICEM，它具有存储/移位寄存器功能，也包含进位链。注意XC6SLX4不含SLICEL。
所有CLB的功能是相同的，能够完成表2-2中的配置。

每个CLB SLICE包含逻辑函数发生器、存储元件、多功能多路复用器、位逻辑和算术逻辑单元（MULT_AND）等资源，下面分别介绍。

一、查找表（LUT）Spartan-6 FPGA的函数发生器由6输入查找表实现。SLICE里的LUT由6个独立输入（A1～A6）和两个独立输出（O5和O6）构成，可以实现任意6输入布尔函数。同时每个LUT在相同的输入情况下，也可以实现两个任意5输入布尔函数。如果是6输入函数，仅有O6输出。O5和O6分别对应两个5输入函数发生器的输出，这种情况下，A6由软件设置为高电平。LUT的延时与所实现的函数无关，不管是一个6输入还是两个5输入函数发生器，LUT延时固定。除了基本的LUT，SLICE还包含3个多路复用器（F7AMUX、F7BMUX和F8MUX），可以将4个函数发生器组合在一起，实现7输入或者8输入的任何函数。大于8输入的函数，通过多个SLICE实现。

(1) 组合逻辑。所有LUT可以实现任意6输入布尔函数，它的传播延时与所实现的函数无关。

(2) ROM。所有的LUT可以实现一个64×1位的ROM。有3种配置方式：ROM64×1、ROM128×1和ROM256×1。SLICEM和SLICEL中的ROM可以级连成更宽或者更深的ROM。

(3) 分布式RAM存储器（只能在SLICEM中使用）。SLICEM中的LUT可以配置成一种称为分布式RAM的同步存储器。SLICEM中的多个LUT可以灵活地组合起来，存储较多数据。在SLICEM内，可以将RAM元件配置成多种形式。

(4) 移位寄存器（只能在SLICEM中使用）。SLICEM的LUT还可配置成32位移位寄存器，无需使用SLICE中提供的触发器。以这种方法使用的LUT可以将串行数据延迟1～32个时钟周期。移位寄存器的移位输入shiftin D和移位输出shiftout Q31用来将LUT级联成更大长度的移位寄存器，一个SLICEM里面的4个LUT可以级联，产生128个时钟周期的延时。CLB之间也可以连接组成移位寄存器，用于平衡数据流水线的时序。需要延时或延迟补偿的应用可使用这些移位寄存器开发高效、低成本的设计。在同步FIFO和内容可寻址存储器（CAM）设计中，移位寄存器也很有用。

原文地址：http://xilinx.eetrend.com/blog/1929

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