Stratix IV FPGA ALM ロジック構造の分割可能な 8入力LUT

Stratix® IV FPGA は、アルテラの成功を収めた革新的な アダプティブ・ロジック・モジュール (ALM) のロジック構造 (図 1 に示す) を活用して、40nm FPGA の中で最も 効率的なロジック ・ファブリックを提供します。

Stratix III FPGA を OpenCore ベンチマークで実証 した通り、ALMの高い効率によって、性能、ロジック使用率、およびコンパイル時間における優位性が高まっています。ALM は Quartus® Prime 開発ソフトウェアに完全に統合されており、最高の性能、最高のロジック使用率、および最短のコンパイル時間を容易に実現します。

図 1. Stratix IV FPGAの ALM

各 Stratix IV デバイスの ALM には 8本の入力を持つ分割可能なルック・アップ・テーブル (LUT)、2個の専用エンベデッド加算器、2個の専用レジスタ、および追加ロジック機能強化を備えています。これらの機能により、ALM は一部の 7入力 LUT ベース・ファンクション、すべての 6入力ロジック・ファンクション、および小規模な LUT サイズ (例えば、2つの独立した 4入力 LUT など) から成る 2つの独立した機能を実装することができます。

図 2 に 1個の ALM でサポート可能なLUT 構成を示し、表 1 で各 ALMコンフィギュレーションについて説明します。

図 2. Stratix IV デバイスの ALM の分割機能

Figure 2. Fracturability of a Stratix IV Device ALM

表 1. Stratix IV デバイスの ALMコンフィギュレーション

構成 説明
6-LUT 1個の Stratix IV デバイス ALM で任意の 6入力ロジック・ファンクションをサポートできます。
4-LUT 1個の Stratix IV デバイス ALM で、2つの独立した 4入力、またはそれより小さい LUT を実装するようにコンフィギュレーション可能です。
5-LUT / 3-LUT 1個の Stratix IV デバイス ALM で、1つの 5入力 LUT と 1 つの 3入力 LUT を実装するようにコンフィギュレーションできます。2 つの LUT の入力はそれぞれ独立しています。3-LUT を使用して、入力が 3つ以下の任意のロジック・ファンクションを実装できます。したがって、5入力 LUT と 2入力 LUT の組み合わせも可能です。
5-LUT / 4-LUT 1 個の Stratix IV ALM で、1 つの 5 入力 LUT と 1 つの 4入力 LUT を実装するようにコンフィギュレーションできます。いずれかの入力を 2 つの LUT 間で共有させる必要があります。5入力 LUT には最大 4つの独立した入力があります。4入力 LUT には最大 3つの独立した入力があります。LUT 間での入力の共有は FPGA デザインでは極めて一般的であり、Quartus® Prime 開発ソフトウェアはこの方法で構造化されたロジック・ファンクションを自動検出します。
5-LUT / 5-LUT 1 個の Stratix IV ALM で、2つの 5入力 LUT を実装するようコンフィギュレーションできます。LUT 間の入力のうち 2つは共通で、各 5入力 LUT に対して最大 3つの独立した入力が許容されます。
6-LUT / 6-LUT 2つの 6入力ファンクションが同じロジック動作と 4つの共有入力を持つ場合、これら 2つの 6入力ファンクションは 1個の Stratix IV ALMに実装できます。
7-LUT 拡張モードの 1個の Stratix IV デバイス ALM で、7入力ファンクションのサブセットを実装できます。Quartus Prime  開発ソフトウェアは、該当する 7入力ファンクションを自動的に認識し、ALM に適合させます。