含有可編程計算單元的可編程門陣列，本發明提出一種可編程門陣列，它是一單芯（monolithic）芯片并含有多個可編程計算單元、多個可編程邏輯單元和多個可編程連接。每個可編程計算單元含有至少一存儲一函數查找表（LUT）的可寫存儲陣列。所述可編程計算單元和所述可編程邏輯單元均基于晶體管，并肩并肩地集成在同一半導體襯底上。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，更確切地說，涉及可編程門陣列。

背景技術

可編程門陣列屬于半定制集成電路，即通過后端工藝或現場編程，實現對邏輯電路的定制化。美國專利4,870,302披露了一種可編程門陣列。它含有多個可編程邏輯單元（configurable logic element，或configurable logic block）和可編程連接（configurable interconnect，或programmable interconnect）。其中，可編程邏輯單元在設置信號控制下可以選擇性地實現移位、邏輯非、AND（邏輯與）、OR（邏輯和）、NOR（和非）、NAND（與非）、XOR（異或）、+（算術加）、-（算術減）等功能；可編程連接在設置信號控制下可以選擇性地實現兩條互連線之間的連接、斷開等功能。

目前，很多應用均涉及復雜函數的計算。復雜函數一般含有多個自變量，它是基本函數的一種組合。基本函數含有一個或少數自變量，其例子包括超越函數，如指數（exp）、對數（log）、三角函數（sina、cos）等。為了保證執行速度，高性能應用要求用硬件來實現復雜函數。在現有的可編程門陣列中，復雜函數均通過來固化計算單元來實現。這些固化計算單元為硬核（hard block）的一部分，其電路已經固化、不能對其進行再配置。很明顯，固化計算單元將限制可編程門陣列的進一步應用。為了克服這個困難，本發明將可編程門電路的概念推廣，使固化計算單元可編程化。具體說來，可編程門電路除了含有可編程邏輯單元以外，還含有可編程計算單元。該可編程計算單元可以選擇性地實現多種函數中的任何一種。

發明內容

本發明的主要目的是推廣可編程門電路在復雜計算領域的應用。

本發明的另一目的是提供一種可編程門電路，不僅其邏輯功能可以被定制，其計算功能也可以被定制。

本發明的另一目的是提供一種計算能力更靈活、更強大的可編程門陣列。

本發明的另一目的是提供一種芯片面積更小、成本更低的可編程門陣列。

為了實現這些以及別的目的，本發明提出一種可編程門陣列。它是一單芯（monolithic）芯片并含有多個可編程計算單元、多個可編程邏輯單元和多個可編程連接，它們均水平集成在同一芯片中，即這些單元肩并肩地分布在同一半導體襯底上。

每個可編程計算單元含有至少一可寫存儲陣列，該可寫存儲陣列存儲一基本函數的查找表（LUT）?？删幊逃嬎銌卧氖褂梅謨蓚€階段：設置階段和計算階段。在設置階段，根據用戶需要將該基本函數的LUT加載到可寫存儲陣列中；在計算階段，通過查找LUT來獲得該函數的值。由于采用可寫存儲陣列，即使同一批次的芯片也可以實現不同的函數。而且，對于基于多次編程存儲（MTP）陣列的可編程門陣列，由于在不同時段可對MTP陣列加載不同函數的LUT，該可編程門陣列能實現可重構計算。

此外，每個可編程邏輯單元從一邏輯運算庫中選擇性地實現一種邏輯運算，每個可編程連接從一連接庫中選擇性地實現一種連接。在復雜函數的實現過程中，復雜函數首先被分解為多個基本函數。然后針對每個基本函數設置對應的可編程計算單元，使其實現相應的基本函數。最后，通過設置可編程邏輯單元和可編程連接，實現所需的復雜函數。