[發明專利]可分裂的查找表及邏輯元件

無效

• 申請號: 201010142831.4
• 申請日: 2004-02-09
• 公開（公告）號: CN101820278A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: D·路易斯;B·彼得森;S·卡普塔諾盧;A·李
• 申請（專利權）人: 阿爾特拉公司
• 主分類號: H03K19/173
• 分類號: H03K19/173;H03K19/177
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅

本申請是申請日為2004年2月9日、申請號為200410033018.8、發明名稱為“可分裂的查找表及邏輯元件”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及與可編程邏輯設備或者其他類似設備一同使用的邏輯元件。

背景技術

可編程邏輯設備(“PLD”)(有時也稱為CPLD，PAL，PLA，FPLA，EPLD，EEPLD，LCA，FPGA，或者其他的名稱)是眾所周知的集成電路，其提供了固定集成電路的諸多優點和自定義集成電路的靈活性。這樣的設備在本領域是眾所周知的，并且典型地提供一種其至少一個部分能夠被電子編程以滿足用戶的特殊需要的“不用定制的”的設備。傳統上，專用集成電路(“ASIC”)是固定集成電路，然而，可能提供具有一個或者多個可編程部分的ASIC；因而，集成電路設備可能同時具有ASIC和PLD的特性。在這里使用的術語PLD將被認為是足夠廣泛的，并且包括了這樣的設備。

典型地，PLD包括邏輯元件塊，其有時被稱為邏輯陣列塊(“LAB”)或者“可配置邏輯塊”(“CLB”)。邏輯元件(“LE”)也用其他的名字進行命名，諸如“邏輯電路”或者“邏輯單元”，該邏輯元件塊也可以包括一個查找表(“LUT”)，乘積項(product?term)，執行鏈，寄存器，以及其他的元件。

包括基于LUT的邏輯元件在內的邏輯元件，典型地包括可配置元件，這些可配置元件保存了用于決定邏輯元件所實現的一個或多個特殊函數的配置數據。典型的LUT電路可以包括保存數據(“1”或者“0”)的RAM比特。然而，可以使用其他類型的可配置元件。一些示例可以包括靜態存取存儲器，磁存取存儲器，鐵電存取存儲器或者動態隨機存取存儲器，電可擦只讀存儲器，閃存，熔斷式可編程連接，反熔斷式可編程連接。在設備的制造期間通過掩模程序設計也能實現配置元件的編程。盡管掩模程序設計相對于一些已經列出的現場可編程的可選方案可能具有一些缺點，但是其可以被用于某種大量生產應用中。為了這個目的，通用術語“存儲元件”將被用于指任意一種可編程元件，其可以被配置以決定由PLD所實現的函數。

正像前面所討論的，通常將查找表(“LUT”)用作基本邏輯元件來構造PLD。例如，一個K-輸入查找表(K-LUT)典型地包括2^K個可編程存儲元件，以及一個2^K到1的多路復用器，在K個至多路復用器的選擇輸入的控制下選擇其中一個存儲元件。這K個輸入可被認為是K-輸入邏輯函數的輸入，通過將存儲元件的內容設置為合適值，就可以實現任意特殊的所需的邏輯函數。

在用LUT構造的邏輯電路的成本和速度之間存在一個權衡。典型地，每一LUT的成本隨著K的選擇而按指數規律地增長，K值越高，構造邏輯電路所需的LUT的數量的降低速度越慢。然而，對于更大的K值，串聯的LUT的數量將減少，使得邏輯電路變得更快。例如，采用K＝4，將需要十六個存儲元件和一個16∶1的多路復用器以構造一個單一的LUT，并且對于K＝6，將需要六十四個存儲元件和一個64∶1的多路復用器。一個給定的邏輯電路可以需要一千個4-LUT，但是僅需要八百個6-LUT。在這種假定下，需要更多的硬件來構造6-LUT邏輯元件，因為LUT數量的減少不足以補償每一LUT復雜性的提高。然而，對于6-LUT電路系統越來越高的硬件需求由延遲的減少來補償。經過邏輯電路最長的路徑可以是十個4-LUT或八個6-LUT。這樣，6-LUT形式的電路可能更大，但是更快。此外，6-LUT電路將或許需要更少的PLD可編程路由，這部分地補償了更高的成本所帶來的影響。

較大LUT的效率較低的一個原因是，不是所有的邏輯函數都將使用所有的K個輸入。對于前面所述的示例，八百個6-LUT實際可以包括三百個6-輸入函數，三百個5-輸入函數，一百個4-輸入函數以及一百個3-輸入函數。因而，基于6-LUT的LE在八百中僅有三百個能完全發揮其作用。

這樣，需要這樣一種具有可編程結構的邏輯元件：它能被配置為實現相對大的LUT，或者做為替換，實現多個較小的LUT。

發明內容

按照本發明的第一方面，提供了一種可編程邏輯設備，其包括：存儲器；可分裂的查找表LUT，所述可分裂的LUT包括多個操作模式，所述操作模式包括非分裂操作模式和分裂操作模式，所述非分裂操作模式生成來自第一等級的多路復用器的單個輸出，所述分裂操作模式生成來自第二等級的多路復用器的多個輸出。