FPGA的基本架构（RAM、FPGA、SOC）

FPGA 的基本结构

FPGA 具备可编程的特性，这决定了其用于实现数字逻辑的架构无法像专用 ASIC 那样依赖固定的逻辑门电路，而必须采用一种能够重复配置的结构，而查找表（LUT）正好可以满足这一需求。当前主流的 FPGA 芯片仍然基于 SRAM 工艺构建查找表结构。

FPGA 芯片的关键参数指标包括：可编程逻辑模块的数量、固定功能逻辑模块（例如乘法器）的数量以及存储资源（如嵌入式 RAM）的容量。

在最底层的可配置逻辑模块（如芯片上的逻辑单元）中，存在两种基本组件：触发器和查找表（LUT）。触发器与查找表的不同组合方式构成了各个 FPGA 系列之间的重要区别。同时，查找表本身的结构也可能存在差异，例如输入端口数量可能为 4 输入、6 输入或其他形式。

查找表（Look-Up-Table），简称 LUT，其本质实际上是一种 RAM。目前在 FPGA 内部广泛采用的是 4 输入的 LUT 结构，每个 LUT 可以被看作是一个具有 4 位地址线的 RAM。

当用户通过 EDA 工具利用原理图或硬件描述语言完成一个逻辑电路的设计后，FPGA 开发软件将自动计算该逻辑电路的所有可能结果，并将对应的真值表预先写入到 RAM 中。这样，在每次输入信号进行逻辑运算时，就相当于执行了一次对查找表地址的操作。通过地址在 RAM 中找到对应的结果，并将其输出即可完成运算过程。以实现