求帮助 FPGA 四输入和六输入查表法的性能

飞翔的鱼儿

有一道笔试题： 现在主流的FPGA器件采用4输入或者6输入查表法来实现逻辑电路，在同样的组合逻辑电路中，试问采用几输入查表法能获得更好的性能，原因是？

Timme

我的答案是：当组合逻辑输入为1~4个时，LUT4和LUT6一样快（但LUT6浪费面积）；当组合逻辑输入为5~6个时，LUT6比LUT4快；当组合逻辑输入为7~8个时， LUT4和LUT6一样快（但LUT6浪费面积）；当组合逻辑输入为9个以上时，  LUT6比LUT4快。


从上面可以看出选择几输入LUT所面对的Trade-Off。值得注意的是LUT6工作在LUT4下速度不会比LUT4慢，请看LUT4的表达式：

1.     lut4 = datad ? ( datac ? ( datab ? ( dataa ? mask[15] : mask[14])
   
2.                                      : ( dataa ? mask[13] : mask[12]))
   
3.                            : ( datab ? ( dataa ? mask[11] : mask[10])
   
4.                                      : ( dataa ? mask[ 9] : mask[ 8])))
   
5.                  : ( datac ? ( datab ? ( dataa ? mask[ 7] : mask[ 6])
   
6.                                      : ( dataa ? mask[ 5] : mask[ 4]))
   
7.                            : ( datab ? ( dataa ? mask[ 3] : mask[ 2])
   
8.                                      : ( dataa ? mask[ 1] : mask[ 0])));
   

复制代码

在这里，datad到输出的路径最快，dataa到输出最慢；而在LUT6下，则dataf到输出最快，dataa到输出最慢；而LUT6中dataf/e/d/c和LUT4中datad/c/b/a到输出的速度是一样的。

zhanghengi

六输入比四输入性能更好。例如：y是1bit信号，赋值语句 assign y = &x[5:0] ; 如用六输入实现只需要1个查找表，四输入需要2个查找表，所以六输入比四输入节省资源，性能更好。

Timme

六输入比四输入性能更好。例如：y是1bit信号，赋值语句 assign y = &x[5:0] ; 如用六输入实现只需要1个查找 ...
zhanghengi 发表于 2013-9-28 15:13

                               
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按你这么说，8输入比6输入好，10输入比8输入好。。。厂商怎么不做成32输入，性能顶呱呱啊，32位运算也很常见啊

飞翔的鱼儿

回复 3# zhanghengi

您好谢谢您的指点，我再问一下 怎么看的 4输入需要2个查找表，六输入需要一个查找表，查找表应该是就是个RAM 对吧

Timme

回复  zhanghengi

您好谢谢您的指点，我再问一下 怎么看的 4输入需要2个查找表，六输入需要一个查找表， ...
飞翔的鱼儿 发表于 2013-9-28 18:30

                               
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mask是RAM，上电配置完后不再变化（相当于ROM）

chen851112

回复 2# Timme
为什么7-8，lut4会快，一个lut5的实现需要两个lut4。想错了吧。
我的观点是在同一款芯片中小于4的用4，大于4的用6，这样性能会最佳。
因为在纯组合逻辑时，面积也会影响速度。

chen851112

回复 4# Timme
浪费，你懂吗，如果输入都是大于32的那么，设计成32性能肯定要比，其他的好。
而且查找表的输入没增加1位，资源接近与翻倍。
当组合逻辑输入为1~4个时，LUT4和LUT6一样快（但LUT6浪费面积）；当组合逻辑输入为5~6个时，LUT6比LUT4快；当组合逻辑输入为7~8个时， LUT4和LUT6一样快（但LUT6浪费面积）；当组合逻辑输入为9个以上时，  LUT6比LUT4快。
你的红色部分的结论从何处得出。
一个7输入LUT需要几个4输入LUT来实现你懂吗？

silencex8

如果仅仅考虑输入端的数量而忽略输出端的数量，是不妥的
如果输入端是4，输出端是2，那么不论是4输入查找表还是6输入，都是需要两个的；
毕竟一个LUT的输出端只有一个，其实不论怎么使用，输入端所构成的逻辑总是输出端的很多倍
至于速度，LUT是基于RAM结构的，既然是RAM结构，何来楼主所说的优先级呢？不存在查表的先后吧

yucaoxilin

选定好了一个FPGA芯片，它的LUT不就确定了么？大体上感觉用LUT6的比LUT4的性能好些也……