Mapeo de funciones lógicas arbitrarias en cadenas de acarreo en FPGAs
Autores: Senhadji-Navarro, Raouf; Garcia-Vargas, Ignacio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Mapeo de funciones lógicas arbitrarias en cadenas de acarreo en FPGAs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Matrices de puertas programables en campo
Funciones lógicas
Cadenas de acarreo
Algoritmo de mapeo
Tablas de búsqueda
Retardo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los actuales Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) proporcionan enlaces de enrutamiento rápidos y lógica especial para realizar operaciones de acarreo; sin embargo, estos recursos también pueden ser utilizados para implementar circuitos no aritméticos. En este documento se presenta un nuevo enfoque para mapear funciones lógicas en cadenas de acarreo. A diferencia de otros enfoques, la técnica propuesta puede aplicarse a cualquier función lógica. La técnica presentada incluye: (1) una arquitectura compuesta por bloques que implementan funciones AND y OR (llamadas CANDs y CORs, respectivamente) mediante Tablas de Búsqueda (LUTs) y recursos de cadenas de acarreo; y (2) un algoritmo de mapeo para reducir tanto el retardo de la ruta crítica como el número de recursos de FPGA utilizados. El algoritmo utiliza una heurística para interconectar CORs y CANDs con el fin de reducir el retardo. El problema de mapear los máximos términos (o mínimos términos) de una función en LUTs se ha modelado como un problema de Empaquetado de Conjuntos (SBP). Dado que SBP es NP-Difícil, se ha propuesto un algoritmo voraz basado en la heurística de Primer Ajuste Decreciente (FFD). Los resultados obtenidos se han comparado con la técnica convencional utilizando tanto la optimización de velocidad como de área. Con este propósito, se ha generado un gran conjunto sintético de casos de prueba. La técnica propuesta mejora tanto los resultados de velocidad como de área para la gran mayoría de funciones cuya implementación convencional requiere más de cuatro niveles lógicos. Es importante destacar que la mejora de un parámetro (velocidad o área) no se logra a expensas del otro.
Descripción
Los actuales Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) proporcionan enlaces de enrutamiento rápidos y lógica especial para realizar operaciones de acarreo; sin embargo, estos recursos también pueden ser utilizados para implementar circuitos no aritméticos. En este documento se presenta un nuevo enfoque para mapear funciones lógicas en cadenas de acarreo. A diferencia de otros enfoques, la técnica propuesta puede aplicarse a cualquier función lógica. La técnica presentada incluye: (1) una arquitectura compuesta por bloques que implementan funciones AND y OR (llamadas CANDs y CORs, respectivamente) mediante Tablas de Búsqueda (LUTs) y recursos de cadenas de acarreo; y (2) un algoritmo de mapeo para reducir tanto el retardo de la ruta crítica como el número de recursos de FPGA utilizados. El algoritmo utiliza una heurística para interconectar CORs y CANDs con el fin de reducir el retardo. El problema de mapear los máximos términos (o mínimos términos) de una función en LUTs se ha modelado como un problema de Empaquetado de Conjuntos (SBP). Dado que SBP es NP-Difícil, se ha propuesto un algoritmo voraz basado en la heurística de Primer Ajuste Decreciente (FFD). Los resultados obtenidos se han comparado con la técnica convencional utilizando tanto la optimización de velocidad como de área. Con este propósito, se ha generado un gran conjunto sintético de casos de prueba. La técnica propuesta mejora tanto los resultados de velocidad como de área para la gran mayoría de funciones cuya implementación convencional requiere más de cuatro niveles lógicos. Es importante destacar que la mejora de un parámetro (velocidad o área) no se logra a expensas del otro.