一种多粒度查找表结构
阅读说明：本技术 一种多粒度查找表结构 (Multi-granularity lookup table structure ) 是由 高丽江 王彦林 朱辰 马建军 屈小钢 秋小强 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多粒度查找表结构,包括：六输入查找表、五输入查找表、第一四输入查找表、第二四输入查找表和独立输入端；本发明提供的多粒度查找表结构,有利于在性能和面积(成本)之间进行平衡,兼顾性能与面积(成本)。相比2个完整的6LUT,可以实现更多的相互独立的逻辑函数。(The invention relates to a multi-granularity lookup table structure, which comprises: the input end comprises a six-input lookup table, a five-input lookup table, a first four-input lookup table, a second four-input lookup table and an independent input end; the multi-granularity lookup table structure provided by the invention is beneficial to balancing between the performance and the area (cost) and taking the performance and the area (cost) into consideration. More mutually independent logic functions can be implemented than 2 complete 6 LUTs.)
技术领域
本发明涉及一种多粒度查找表结构，属于集成电路设计技术领域。
背景技术
现场可编程门阵列（FPGA）是一种可编程逻辑器件，其组成主要包括，可编程逻辑块，可编程互连资源，可编程输入/输出模块，嵌入式可编程IP模块。其中可编程逻辑块（CLB）是FPGA的基础和核心。历史上，CLB结构构成方式先后出现了基于与非门、多路选择器、查找表等多种形式。当前最流行的CLB的基本结构多个基本逻辑单元（BLE）构成的。BLE是由查找表（LUT）、寄存器以及一些多路选择器等模块组成。其中查找表负责实现多输入布尔函数，实现的是组合逻辑；寄存器负责对组合逻辑的输出进行寄存器，从而实现时序逻辑；多路选择器负责对信号进行选择，以决定当前输出为组合输出或时序输出。
现有技术多为固定输入个数的查找表；这样虽然具有一定数量的输入端，较好的性能，但是也存在作为较少输入函数时的资源浪费。
而现有技术中也具有自适应查找表，自适应查找表存在输入个数较少，约束条件较多的缺点。实现不同函数时需要较多的公共输入端。自适应查找表较好地避免了实现较少输入函数时资源的浪费，但是在实现多个函数时，存在较多的约束，例如不同函数之间需要有公共输入端。对装箱算法要求较高。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种具有多种输入的查找表结构，可以实现更多独立的功能函数的多粒度查找表结构。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种多粒度查找表结构，包括：六输入查找表、五输入查找表、第一四输入查找表、第二四输入查找表和独立输入端；所述独立输入端与第一选择器的第一输入端、第二选择器的第一输入端、第三选择器的第一输入端均连接；所述六输入查找表的输入端中的一个输入与所述第一选择器的第二输入端、第二选择器的第二输入端均连接；所述五输入查找表的输入端中的一个输入与第三选择器的第二输入端连接；所述第一四输入查找表的输出端与第二四输入查找表的输出端分别连接第五选择器的第一输入端与第二输入端；所述第三选择器的输出端连接所述第五选择器的选择端；所述第五选择器的输出端与所述五输入查找表的输出端分别连接第六选择器的第一输入端与第二输入端；所述第一选择器的输出端连接所述第六选择器的选择端；所述第六选择器的输出端与所述六输入查找表的输出端分别连接第七选择器的第一输入端与第二输入端；所述第二选择器的输出端连接所述第七选择器的选择端。
上述方案进一步的改进在于：当所述多粒度查找表结构工作于双LUT6模式时，所述六输入查找表的输入作为第一LUT6的输入，输出作为第一LUT6的输出；所述第一四输入查找表的输入端的全部输入与所述第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应，且与所述五输入查找表的输入端的除掉与所述第三选择器连接的输入外的四个输入一一对应，作为第二LUT6的四个输入，所述五输入查找表的输入端的与所述第三选择器连接的输入以及独立输入端作为第二LUT6的另外两个输入，所述第六选择器的输出作为第二LUT6的输出。
上述方案进一步的改进在于：当所述多粒度查找表结构工作于包含一个公共输入的双LUT6模式时，所述六输入查找表的输入作为第一LUT6的输入，输出作为第一LUT6的输出；所述第一四输入查找表的输入端的全部输入与所述第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应，且与所述五输入查找表的输入端的除掉与所述第三选择器连接的输入外的四个输入一一对应，作为第二LUT6的四个输入，所述五输入查找表的输入端的与所述第三选择器连接的输入以及所述六输入查找表的输入端的与所述第一选择器连接的输入作为第二LUT6的另外两个输入，所述第六选择器的输出作为第二LUT6的输出。
上述方案进一步的改进在于：当所述多粒度查找表结构工作于LUT6及双LU5模式时，所述六输入查找表的输入作为LUT6的输入，输出作为LUT6的输出；所述五输入查找表的输入作为第一LUT5的输入，输出作为第一LUT5的输出；所述第一四输入查找表的输入端的全部输入与所述第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应作为第二LUT5的四个输入，所述独立输入端作为第二LUT5的另一个输入；所述第五选择器的输出作为第二LUT5的输出。
上述方案进一步的改进在于：当所述多粒度查找表结构工作于LUT6及包含一个公共输入的双LU5模式时，所述六输入查找表的输入作为LUT6的输入，输出作为LUT6的输出；所述五输入查找表的输入作为第一LUT5的输入，输出作为第一LUT5的输出；所述第一四输入查找表的输入端的全部输入与所述第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应作为第二LUT5的四个输入，所述五输入查找表的输入端中与所述第三选择器连接的输入作为第二LUT5的另一个输入；所述第五选择器的输出作为第二LUT5的输出。
本发明提供的多粒度查找表结构，有利于在性能和面积（成本）之间进行平衡，兼顾性能与面积（成本）。相比2个完整的6LUT，可以实现更多的相互独立的逻辑函数。相比面积相当的8个4LUT，输入个数更少，有利于实现更小的面积。并且6输入函数的性能更好。（面积比较：2个6输入LUT需要，2*63个2选1多路选择器，和2*64bit存储单元；8个4LUT，需要8*15个2选1多路选择器和8*16bit存储单元）。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个优选的实施例电路结构示意图。
图2是图1的实施例工作于双LUT6模式时的等效电路结构示意图。
图3是图2中第二LUT6电路结构示意图。
图4是图1的实施例工作于包含一个公共输入的双LUT6模式时的等效电路结构示意图。
图5是图4中第二LUT6电路结构示意图。
图6是图1的实施例工作于LUT6及双LU5模式时的等效电路结构示意图。
图7是图6中第二LUT5电路结构示意图。
图8是图1的实施例工作于LUT6及包含一个公共输入的双LU5模式时的等效电路结构示意图。
图9是图8中第二LUT5电路结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的多粒度查找表结构，如图1所示，包括：六输入查找表（具有输入a1,a2,a3,a4,a5,a6）、五输入查找表（具有输入b1,b2,b3,b4,b5）、第一四输入查找表(具有输入c1,c2,c3,c4)、第二四输入查找表(具有输入d1,d2,d3,d4)和独立输入端f7in；独立输入端f7in与第一选择器mux1的第一输入端、第二选择器mux2的第一输入端、第三选择器mux3的第一输入端均连接；六输入查找表的a6与第一选择器mux1的第二输入端、第二选择器mux2的第二输入端均连接；五输入查找表的b5与第三选择器mux3的第二输入端连接；第一四输入查找表的输出端与第二四输入查找表的输出端分别连接第五选择器f5mux的第一输入端与第二输入端；第三选择器mux3的输出端连接第五选择器f5mux的选择端；第五选择器f5mux的输出端与五输入查找表的输出端分别连接第六选择器f6mux的第一输入端与第二输入端；第一选择器mux1的输出端连接第六选择器f6mux的选择端；第六选择器f6mux的输出端与六输入查找表的输出端分别连接第七选择器f7mux的第一输入端与第二输入端；第二选择器mux2的输出端连接第七选择器f7mux的选择端。
如图2和图3所示，当多粒度查找表结构工作于双LUT6模式时，六输入查找表的输入作为第一LUT6的输入，输出作为第一LUT6的输出。第一四输入查找表的输入端的全部输入与第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应，且与五输入查找表的输入端的除掉b5外的四个输入一一对应，作为第二LUT6的四个输入，通过第三选择器mux3接通五输入查找表的b5的线路，以及通过第一选择器mux1接通独立输入端f7in的线路作为第二LUT6的另外两个输入，第六选择器f6mux的输出作为第二LUT6的输出。
如图4和图5所示，当多粒度查找表结构工作于包含一个公共输入的双LUT6模式时，六输入查找表的输入作为第一LUT6的输入，输出作为第一LUT6的输出。第一四输入查找表的输入端的全部输入与第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应，且与五输入查找表的输入端的除掉b5外的四个输入一一对应，作为第二LUT6的四个输入，通过第三选择器mux3接通五输入查找表的b5的线路，以及通过第一选择器mux1接通六输入查找表的a6线路作为第二LUT6的另外两个输入，第六选择器f6mux的输出作为第二LUT6的输出。
如图6和图7所示，当多粒度查找表结构工作于LUT6及双LU5模式时，六输入查找表的输入作为LUT6的输入，输出作为LUT6的输出。五输入查找表的输入作为第一LUT5的输入，输出作为第一LUT5的输出。第一四输入查找表的输入端的全部输入与第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应作为第二LUT5的四个输入，通过第三选择器mux3接通独立输入端f7in的线路，作为第二LUT5的另一个输入；第五选择器f5mux的输出作为第二LUT5的输出。
如图8和图9所示，当多粒度查找表结构工作于LUT6及包含一个公共输入的双LU5模式时，六输入查找表的输入作为LUT6的输入，输出作为LUT6的输出；五输入查找表的输入作为第一LUT5的输入，输出作为第一LUT5的输出；第一四输入查找表的输入端的全部输入与第二四输入查找表的输入端的全部输入一一对应作为第二LUT5的四个输入，通过第三选择器mux3接通五输入查找表的b5的线路作为第二LUT5的另一个输入；第五选择器f5mux的输出作为第二LUT5的输出。
除掉以上模式，还可以作为1个独立的6LUT或1个独立的5LUT或2个独立的4LUT进行工作；还可以组合成两个有1个公共输入端的5LUT，1个独立的6LUT，一个不完整的7LUT或者两个有公共输入端的6LUT+1个2选1多路选择器等多种工作模式。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
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