FPGA设计思想总结

1. “速度”与“面积”互换

"面积"：指设计所占用的FPGA逻辑资源数目，即利用所消耗的触发器和查找表来衡量。

“速度”：指在芯片上稳定运行时能够达到的最高频率。

面积与速度是一对对立和统一的矛盾体，一方面要提高速度，就需要消耗更多的资源，即需要更大的面积；另一方面，为了减小面积，就需要降低处理速度。实际过程，存在二者的平衡，即二者可以互换。

面积与速度互换具体操作很多，比如模块复用，乒乓操作，串并转换以及流水线操作。举例：假设数据速率是乘法器模块处理速度3倍，那么由于乘法器模块吞吐速率满足不了要求，在这种情况下，就可以利用面积换速度思想，复制3个乘法器模块。

原则：

如果时序余量较大，所能跑的频率远远高于设计要求，可以采用复用，减少芯片面积，此时为速度优势换面积节约。

如果时序要求很高，普通方法达不到，那么通过将数据流串并转换，并行复制多个操作模块，对整个设计采取乒乓操作和串并转换的思想进行处理，相对于用面积复制换取速度提高。

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2. 乒乓操作（本质是用面积换取速度）

数据缓冲可以是任何存储模块，常用SPRAM、DPRAM和FIFO等。

通过“输入数据流选择单元”和“输出数据流选择单元”按照节拍，互相配合的切换，将经过缓冲的数据流没有时间停顿地送到“数据流运算处理模块”，被运算与处理。

把乒乓操作模块看做一个整体，从模块两端看数据，输入流和输出流都是连续不断的，没有任何停顿，非常适合对数据流进行流水线处理。

3. 流水线操作（本质是用面积换取速度）

（1）哪些模块可以用流水线？