可分裂的查找表及逻辑元件制造技术

本发明专利技术涉及可分裂的查找表及逻辑元件。一种逻辑元件包括存储元件，多路复用器和控制信号。这些多路复用器按等级排列并且包括最高等级的多路复用器，其具有连接到存储元件的输入端和连接到次高等级的多路复用器输入端的输出端，这些多路复用器还包括一个第一等级的多路复用器，其具有连接到第二等级的多路复用器的输出端的输入端和至少一个输出端。控制信号被连接到多路复用器。在第一种操作模式下，控制信号确定在至少一个第一等级多路复用器输出端处的第一模式输出，在第二操作模式下，控制信号确定在所选择的非第一等级多路复用器输出端处的第二模式输出。

【技术实现步骤摘要】
可分裂的查找表及逻辑元件本申请是申请日为2004年2月9日、申请号为200410033018.8、专利技术名称为“可分裂的查找表及逻辑元件”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及与可编程逻辑设备或者其他类似设备一同使用的逻辑元件。
技术介绍
可编程逻辑设备(“PLD”)(有时也称为 CPLD，PAL, PLA, FPLA, EPLD, EEPLD, LCA,FPGA，或者其他的名称)是众所周知的集成电路，其提供了固定集成电路的诸多优点和自定义集成电路的灵活性。这样的设备在本领域是众所周知的，并且典型地提供一种其至少一个部分能够被电子编程以满足用户的特殊需要的“不用定制的”的设备。传统上，专用集成电路(“ASIC”)是固定集成电路，然而，可能提供具有一个或者多个可编程部分的ASIC ;因而，集成电路设备可能同时具有ASIC和PLD的特性。在这里使用的术语PLD将被认为是足够广泛的，并且包括了这样的设备。 典型地，PLD包括逻辑元件块，其有时被称为逻辑阵列块(“LAB”)或者“可配置逻辑块”(“CLB”)。逻辑元件(“LE”)也用其他的名字进行命名，诸如“逻辑电路”或者“逻辑单元”，该逻辑元件块也可以包括一个查找表(“LUT”)，乘积项(product term),执行链，寄存器，以及其他的元件。 包括基于LUT的逻辑元件在内的逻辑元件，典型地包括可配置元件，这些可配置元件保存了用于决定逻辑元件所实现的一个或多个特殊函数的配置数据。典型的LUT电路可以包括保存数据(“I”或者“O”)的RAM比特。然而，可以使用其他类型的可配置元件。一些示例可以包括静态存取存储器，磁存取存储器，铁电存取存储器或者动态随机存取存储器，电可擦只读存储器，闪存，熔断式可编程连接，反熔断式可编程连接。在设备的制造期间通过掩模程序设计也能实现配置元件的编程。尽管掩模程序设计相对于一些已经列出的现场可编程的可选方案可能具有一些缺点，但是其可以被用于某种大量生产应用中。为了这个目的，通用术语“存储元件”将被用于指任意一种可编程元件，其可以被配置以决定由PLD所实现的函数。 正像前面所讨论的，通常将查找表(“LUT”)用作基本逻辑元件来构造PLD。例如，一个K-输入查找表(K-LUT)典型地包括2K个可编程存储元件，以及一个2K到I的多路复用器，在K个至多路复用器的选择输入的控制下选择其中一个存储元件。这K个输入可被认为是K-输入逻辑函数的输入，通过将存储元件的内容设置为合适值，就可以实现任意特殊的所需的逻辑函数。 在用LUT构造的逻辑电路的成本和速度之间存在一个权衡。典型地，每一 LUT的成本随着K的选择而按指数规律地增长，K值越高，构造逻辑电路所需的LUT的数量的降低速度越慢。然而，对于更大的K值，串联的LUT的数量将减少，使得逻辑电路变得更快。例如，采用K = 4，将需要十六个存储元件和一个16:1的多路复用器以构造一个单一的LUT，并且对于K = 6，将需要六十四个存储元件和一个64:1的多路复用器。一个给定的逻辑电路可以需要一千个4-LUT，但是仅需要八百个6-LUT。在这种假定下，需要更多的硬件来构造6-LUT逻辑元件，因为LUT数量的减少不足以补偿每一 LUT复杂性的提高。然而，对于6-LUT电路系统越来越高的硬件需求由延迟的减少来补偿。经过逻辑电路最长的路径可以是十个4-LUT或八个6-LUT。这样，6-LUT形式的电路可能更大，但是更快。此外，6-LUT电路将或许需要更少的PLD可编程路由，这部分地补偿了更高的成本所带来的影响。 较大LUT的效率较低的一个原因是，不是所有的逻辑函数都将使用所有的K个输入。对于前面所述的示例，八百个6-LUT实际可以包括三百个6-输入函数，三百个5-输入函数，一百个4-输入函数以及一百个3-输入函数。因而,基于6-LUT的LE在八百中仅有三百个能完全发挥其作用。 这样，需要这样一种具有可编程结构的逻辑元件:它能被配置为实现相对大的LUT,或者做为替换，实现多个较小的LUT。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，提供了一种可编程逻辑设备，其包括:存储器；可分裂的查找表LUT，所述可分裂的LUT包括多个操作模式，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来自第一等级的多路复用器的单个输出，所述分裂操作模式生成来自第二等级的多路复用器的多个输出。 按照本专利技术的第二方面，提供了一种系统，包括:可分裂的查找表LUT，可分裂的LUT包括多个等级的多路复用器，所述多个等级的多路复用器包括第一等级的多路复用器和第二等级的多路复用器，所述第一等级的多路复用器配置成接收来自第二等级的多路复用器的输入，其中可分裂的LUT包括多个操作模式，所述多个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来自第一等级的多路复用器的单个输出，所述分裂操作模式生成来自第二等级的多路复用器的多个输出。 按照本专利技术的第三方面，提供了一种可编程逻辑阵列设备，包括:多个互连线；多个逻辑块，所述多个逻辑块布置成阵列并且通过多个互连线相互连接；以及多个逻辑元件，所述多个逻辑元件分别包括在多个逻辑块中，其中所述逻辑元件还包括:6_输入查找表，所述6-输入查找表能够分裂成第一分裂查找表和第二分裂查找表，其中两个分裂查找表共享6个输入中的至少5个。 按照本专利技术的第四方面，提供了一种在可编程逻辑设备中使用的逻辑元件，所述逻辑元件包括:多个存储元件，所述存储元件的每一个被布置成存储数据值；第一多个多路复用器，每个多路复用器直接或间接耦合到存储元件中的一个或多个并且被配置成输出存储在存储元件中的数据值当中的所选择的一个；以及一组选择信号，配置成控制第一多个多路复用器以便输出分别存储在存储元件中的数据值当中的一个或多个，所述选择信号选择性耦合到第一多个多路复用器以便实现下列逻辑功能=Z1由完整的选择信号组导出；Z2由完整的选择信号组的第一子集导出；以及Z3由选择信号的第二子集导出，第二子集不同于第一子集，但是包括至少一个与第一子集一样的选择信号。 在本专利技术的一个实施例中，逻辑元件包括存储元件，多路复用器和控制信号。这些多路复用器按等级排列，包括一个最高等级的多路复用器，其具有连接到存储元件的输入端和连接到次高等级的多路复用器输入端的输出端，这些多路复用器还包含一个第一等级的多路复用器，其具有连接到第二等级的多路复用器的输出端的输入端和至少一个输出端。控制信号被连接到多路复用器。在第一种操作模式中，控制信号确定在至少一个第一等级多路复用器的输出端处的第一模式输出，以及在第二操作模式中，控制信号确定在所选择的非第一等级多路复用器的输出端处的第二模式输出。依照这个实施例的另一个方面，当逻辑元件在第一操作模式时，第一模式输出提供一个控制信号的完整函数。依照另一个方面，当逻辑元件在第二操作模式时，每一第二模式输出提供一个适当子集的控制信号的完整函数。依照另一个方面，当逻辑元件在第二操作模式时，一个或者多个控制信号被分为多个子控制信号，以至于使得相应的子控制信号在每一连接到所述分裂控制信号的多路复用器处替代每一分裂的控制信号。依照另一个方面，逻辑元件进一步包括一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：可分裂的查找表(LUT)，所述可分裂的LUT包括多个等级的多路复用器，所述多个等级的多路复用器包括第一等级的多路复用器和第二等级的多路复用器，所述第一等级的多路复用器配置成接收来自第二等级的多路复用器的输入，其中所述可分裂的LUT包括多个操作模式，所述多个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来自第一等级的多路复用器的单个输出，所述分裂操作模式生成来自第二等级的多路复用器的多个输出，其中所述多个输出中的每一个都是耦合到所述第二等级的多路复用器的控制信号的子集的函数，以及其中所述控制信号的子集少于耦合到所述第二等级的多路复用器的所有控制信号。

【技术特征摘要】
2003.02.10 US 10/364,3101.一种系统，包括: 可分裂的查找表(LUT)，所述可分裂的LUT包括多个等级的多路复用器，所述多个等级的多路复用器包括第一等级的多路复用器和第二等级的多路复用器，所述第一等级的多路复用器配置成接收来自第二等级的多路复用器的输入，其中所述可分裂的LUT包括多个操作模式，所述多个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来自第一等级的多路复用器的单个输出，所述分裂操作模式生成来自第二等级的多路复用器的多个输出，其中所述多个输出中的每一个都是耦合到所述第二等级的多路复用器的控制信号的子集的函数，以及其中所述控制信号的子集少于耦合到所述第二等级的多路复用器的所有控制信号。2.如权利要求1所述的系统，其中可分裂的LUT包括多个分裂操作模式。3.如权利要求1所述的系统，其中在非分裂操作模式中操作的可分裂的LUT提供6-LUT。4.如权利要求3所述的系统，其中在分裂操作模式中操作的可分裂的LUT提供两个4-LUT。5.如权利要求1所述的系统，其中可分裂的LUT还包括多个触发器。6.如权利要求5所述的系统，其中可分裂的LUT还包括在第一多个多路复用器和所述多个触发器之间耦合的第三等级的多路复用器。7.如权利要求1所述的系统，其中用于导出来自第一等级的多路复用器的单个输出的完整的信号组包括6个信号。8.如权利要求1所述的系统，其中用于导出来自第二等级的多路复用器的多个输出的完整的信号组包括两组信号，每组包括5个信号。9.一种可编程逻辑设备，包括: 多个互连线； 多个逻辑块，所述多个逻辑块被布置成阵列并且通过多个互连线相互连接；以及 多个逻辑元件，所述多个逻辑元件分别被包括在多个逻辑块中， 其中所述多个逻辑元件进一步包括: 6-输入查找表，所述6-输入查找表能够分裂成第一分裂查找表和第二分裂查找表，其中第一分裂查找表具有至少一个与所述第二分裂查找表的输入不同的输入。10.如权利要求9所述的可编程逻辑设备，其中6个输入分别耦合到所述6-输入查找表并被指定为a、b、C、d、e、f。11.如权利要求10所述的可编程逻辑设备，其中第一分裂查找表的输入包括输入a、b、c、d 和 e。12.如权利要求11所述的可编程逻辑设备，其中第一分裂查找表的输入还包括f。13.如权利要求9所述的可编程逻辑设备，其中第二分裂查找表的输入包括输入a、b、c、d 和 e。14.如权利要求9所述的可编程逻辑设备，其中利用一组多路复用器实现6-输入查找表。15.如权利要求14所述的可编程逻辑设备，其中利用一组多路复用器的第一子集实现第一分裂查找表。16.如权利要求15所述的可编程逻辑设备，其中利用一组多路复用器的第二子集实现第二分裂查找表。17.如权利要求16所述的可编程逻辑设备，其中第一子集和第二子集中的一个或多个多路复用器是相同的多路复用器。18.如权利要求16所述的可编程逻辑设备，其中第一子集和第二子集的多路复用器被配置成接收分别在第一分裂查找表和第二分裂查找表之间共享的至少5个输入。19.如权利要求9所述的可编程逻辑设备，其中所述逻辑元件还包括触发器，所述触发器能够编程耦合到6-输入查找表的输出或者编程耦合到第一或第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D路易斯，B彼得森，S卡普塔诺卢，A李，
申请(专利权)人：阿尔特拉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US