Советов Станислав Игоревич - аспирант, кафедра автоматики и телемеханики.
614990, Пермь, Комсомольский пр-т, д. 29
Stanislav I. Sovetov - Postgraduate Student, Department of Automation and Telemechanics, Perm National Research Polytechnic University.
29, Komsomolskii pr., Perm, 614990
Тюрин Сергей Феофентович – доктор технических наук, профессор, кафедра автоматики и телемеханики ФГАОУ ВО «ПНИПУ»; профессор, кафедра «Математическое обеспечение вычислительных систем», ФГАОУ ВО «ПГНИУ».
614990, Пермь, Комсомольский пр-т, д. 29; 614068, Пермь, ул. Букирева, д. 15
Scopus Author ID 6603805561
Sergey F. Tyurin - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Automation and Telemechanics, Perm National Research Polytechnic University; Professor, Department of Software Computing Systems, Perm State University.
29, Komsomolskii pr., Perm, 614990; 15, Bukireva ul., Perm, 614068
Scopus Author ID 6603805561
Цель. Базовый элемент программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) реализует логические функции с помощью таблиц истинности (LUT). Строение обычных LUT позволяет реализовывать только одну логическую функцию нескольких переменных в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ). При этом всегда остается часть неактивных передающих транзисторов. Использование одной LUT для одной функции усложняет масштабирование архитектуры на кристалле (SoC). Целью данной работы является разработка структуры LUT для реализации нескольких логических функций одновременно на неактивных передающих транзисторах.
Методы. Приведена эволюция структуры LUT для трех переменных, в которой увеличивается количество одновременно реализуемых функций. Для реализации дополнительных функций выполнена декомпозиция логического устройства с различным количеством переменных. Проведено моделирование структур в системе электротехнического моделирования Multisim.
Результаты. Продемонстрировано моделирование более двух логических функций на неактивных частях LUT, при котором отображена одновременная работа двух и четырех логических функций. Приведено сравнение сложности для разного количества переменных и количества реализованных функций.
Выводы. Результаты моделирования демонстрируют работоспособность структур LUT, в которых выполняется несколько логических функций. Таким образом, при реализации дополнительных функций в новой структуре требуется меньшее количество передающих транзисторов по сравнению с обычным LUT, что увеличивает функциональность устройства. Новое решение позволяет увеличить число одновременно реализуемых функций одних и тех же переменных, что важно при реализации, например, кодовых преобразований.
Objectives. The basic element of a field-programmable gate array is a lookup table (LUT). While in canonical normal form LUTs generally implement only one logical function for a given configuration, in this case, there is always an inactive pass transistor element. Moreover, using a single LUT for a single function reduces system-on-a-chip (SoC) scalability. Therefore, the purpose of the present work is to develop a LUT structure for implementing several logic functions simultaneously on inactive transmitting transistors.
Methods. The evolution of LUT structure is presented for three variables, in which the number of simultaneously implemented functions increases. To implement additional functions, the logical device was decomposed with a different number of variables. The structures were modeled in the Multisim electrical simulation system.
Results. The presented simulation of more than two logic functions on inactive parts of the LUT shows the simultaneous operation of two and four logic functions. The complexity for a different number of variables and number of implemented functions is compared.
Conclusions. The simulation results demonstrate the operability of LUT structures in which several logical functions are performed. Thus, when implementing additional functions in the new structure, a smaller number of transmitting transistors is required as compared to a conventional LUT, thus increasing device functionality. The presented solution can be used to increase the number of simultaneously implemented functions of the same variables, which can be important e.g., when implementing code transformations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.