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如何選擇最適用的SRAM存儲器

2019-09-20 11:42:11

SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)是一種只要在供電條件下便能夠存儲數(shù)據(jù)的存儲器件逐步顯現,而且是大多數(shù)高性能系統(tǒng)的一個關鍵部分。SRAM具有眾多的架構全面闡釋,各針對一種特定的應用重要的作用。本文旨在對目前市面上現(xiàn)有的SRAM做全面評述,并簡要說明就某些特定用途而言有力扭轉,哪類SRAM是其最佳選擇。 SRAM從高層次上可以劃分為兩個大類:即同步型和異步型。同步型SRAM采用一個輸入時鐘來啟動至存儲器的所有事務處理(讀效果、寫、取消選定等)合規意識。而異步型SRAM則并不具備時鐘輸入密度增加,且必須監(jiān)視輸入以獲取來自控制器的命令。一旦識別出某條命令創新內容,這些器件將立即加以執(zhí)行機遇與挑戰。
 
  同步SRAM家族分類
 
  與某一特定應用相適應的最佳SRAM的選擇取決于多個因素,其中包括功率限制善於監督、帶寬要求集成技術、密度以及讀/寫操作模式等「侠??蓾M足不同系統(tǒng)要求的同步型和異步型SRAM多種多樣適應能力,本文將逐一加以說明。
 
  各種同步型SRAM比較
 
  同步型SRAM于上個世紀80年代后期首度面市各方面,最初是面向具有極高性能的工作站和服務器中的第二級(L2)高速緩沖存儲器應用足了準備。進入上個世紀90年代中期之后,它又在較為主流的應用(包括個人電腦中的第二級高速緩沖存儲器)中尋覓到了自己的用武之地著力提升。自那以后深刻內涵,在包括高性能網(wǎng)絡在內的眾多應用的設計中,同步型SRAM大行其道(在這些應用中融合,它們通常被用于數(shù)據(jù)緩沖器深入闡釋、高速暫存器、隊列管理功能和統(tǒng)計緩沖器)完成的事情。
 
  同步型SRAM又可以采用多種不同的架構物聯與互聯。下文將對某些“主流”的器件做簡要說明。
 
  1:標準同步型SRAM
 
  標準同步型SRAM是被“主流應用”所接納的第一種同步型SRAM改造層面。這些器件雖然主要面向PC L2高速緩沖存儲器應用供給,但也滲透到了非PC應用領域中,比如網(wǎng)絡經驗分享、電信深入各系統、數(shù)字信號處理(DSP)以及醫(yī)療和測試設備。其中系列,標準同步型SRAM具有兩種基本格式:流水線型和直通型作用。兩者之間的差異是:直通型SRAM僅在輸入端上具有寄存器相互配合,當?shù)刂泛涂刂戚斎氡徊东@且一個讀存取操作被啟動時,數(shù)據(jù)將被允許 “直接流”至輸出端著力增加。當用戶對初始延遲的重要性考慮超過對持續(xù)帶寬的考究時智能化,人們往往優(yōu)先采用直通型架構。“流水線型”同步SRAM同時擁有一個輸入寄存器和一個輸出寄存器處理。流水線型SRAM所提供的工作頻率和帶寬通常高于直通型SRAM建設。因此,在需求較高寬帶助力各行,而對初始延遲不是很敏感時極致用戶體驗,人們常常優(yōu)先采用流水線型SRAM。
 
  2:NoBLTM(無總線延遲)型SRAM
 
  有些應用不允許“等待狀態(tài)”應用。比如網(wǎng)絡應用中“等待狀態(tài)”有可能對性能產生嚴重的影響。為解決該問題品率,賽普拉斯公司推出了無總線延遲(NoBL)型SRAM相貫通。NoBL型SRAM與標準同步型SRAM很相似,但是擁有附加的片上邏輯電路積極影響,旨在完全消除標準同步型SRAM系列所需的“等待狀態(tài)”自動化方案。通過消除這些“等待狀態(tài)”,此類SRAM能夠實現(xiàn)100[%]的總線利用率(絲毫不受讀/寫模式的影響)越來越重要。該功能極大地改善了存儲器性能線上線下,尤其是當存在頻繁的讀/寫操作變換時。
 
  NoBL型SRAM也存在兩種版本:直通型和流水線型醒悟。直通型NoBL SRAM始終具有一個單周期偏移數據顯示,而NoBL流水線型SRAM則保持了一個雙周期偏移。
 
  3:四倍數(shù)據(jù)速率(QDRTM)型SRAM
 
  盡管推出了NoBL型架構并使性能較之標準同步型SRAM有所改善也逐步提升,但某些系統(tǒng)對性能有著更高的要求記得牢。于是,賽普拉斯重要的作用、Renesas更多可能性、IDT、NEC和三星等幾家公司聯(lián)合開發(fā)出了QDR型SRAM反應能力。QDR架構旨在滿足那些要求低延遲且所需帶寬明顯高于NoBL型架構提供能力的“高帶寬需求型”系統(tǒng)的需要共謀發展。 QDR型SRAM與NoBL型SRAM最為顯著的差異之一是前者的讀端口和寫端口是分開的。這些端口可獨立工作結構重塑,并支持并行的讀和寫事務處理聽得懂。QDR型 SRAM能夠以DDR傳輸速率(2倍)來支持兩項同時出現(xiàn)的事務處理,四倍數(shù)據(jù)速率(QDR)的名稱便是由此得來的高質量發展。
 
  QDR型SRAM具有兩種基本類型:即2字脈沖串和4字脈沖串便利性。這兩種類型之間的差異在于每項事務處理過程中所支持的脈沖串長度全面展示。
 
  4:QDR-II型SRAM
 
  QDR- II型SRAM與QDR型SRAM相似,但在性能方面進一步提升深刻認識。與相同頻率的QDR型器件相比核心技術,QDR-II型SRAM所產生的總數(shù)據(jù)有效窗口面積大了 35[%]左右。另外主動性,QDR-II型SRAM產品還比QDR型器件多了一個半延遲周期創造性。這增加的半個時鐘周期可在對初始延遲影響極小的情況下提供高得多的頻率和帶寬。
 
  5:DDR型SRAM
 
  如果QDR型SRAM面向的是具有平衡讀/寫模式的應用道路,DDR型SRAM架構則主要針對那些需要進行數(shù)據(jù)流式傳輸(例如規模設備,后隨多項寫操作的多項讀操作)、且所需帶寬遠遠高于標準同步型器件或NoBL型器件的應用指導。DDR型SRAM具有出眾的整體總線利用率以及高得多的總帶寬競爭力,性能也因此得到了最大限度的提升。
 
  和QDR型SRAM一樣進一步完善,DDR型SRAM也有兩種格式:即2字脈沖串和4字脈沖串集聚。究竟選擇哪一種取決于所需的數(shù)據(jù)顆粒度以及存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度。
 
  各種異步型SRAM比較
 
  第二大類SRAM為異步型SRAM調整推進。那些不具備時鐘輸入的SRAM便是異步型的狀況。在這些器件中,讀操作和寫操作將在器件接收到指令之后立即被啟動機製。
 
  采用異步型SRAM最大的優(yōu)點之一是它們擁有長達幾十年的使用歷史并已為人們所充分了解全過程。由于異步型SRAM已經面市很久了,因此許多標準處理器都包含了業(yè)已配備異步型SRAM接口的存儲控制器探討,從而最大限度地減少了所需的設計工作量不負眾望。異步型SRAM的典型存取時間為8ns(或更長)。因此調解製度,它們一般應用于時鐘頻率為100MHz(或更低)的系統(tǒng)中密度增加。異步型SRAM可被進一步劃分為兩種主要類別:即快速異步型SRAM和低功耗異步型 SRAM(MoBLTM)。
 
  1:快速異步型SRAM
 
  存取時間為35ns(或更短)的異步型SRAM可被歸類為“快速”異步型SRAM體製。這些存儲器通常應用于老式系統(tǒng)中構建,且功耗較高(1/2W或更高是司空見慣的)。其典型應用包括老式PC L2高速緩沖存儲器服務延伸、高速暫存器以及工業(yè)應用中的緩沖存儲器共創輝煌。
 
  2:MoBLTM低功耗異步型SRAM
 
  有些應用(例如移動電話)對功耗的關注程度要超過對性能的關注程度。因此進一步,制造商(比如賽普拉斯公司)推出了功耗極低的SRAM系列大部分。賽普拉斯的 MoBL(意指“更長的電池使用壽命”)低功耗異步型SRAM產品庫匯集了多款典型存取時間約為40ns(或更長)并專為實現(xiàn)低功耗而優(yōu)化的器件。典型待機功耗可低至10μW(或更低),而運行功耗則可低至30mW(或更低)解決方案。這些器件的存儲密度各異優勢,從64Kb到16Mb一應俱全。
 
  偽SRAM(亦即PSRAM)
 
  如果需要16Mb以上的存儲密度增產,則PSRAM(或稱偽PSRAM)是一種可行的解決方案便利性。所謂偽SRAM是指一種具有一個DRAM存儲器內核和一個 “SRAM型”接口的存儲器件。由于PSRAM使用了一個DRAM內核行動力,因而也需要進行周期性的刷新提供有力支撐,以便保存數(shù)據(jù)。但不同的是保供,標準DRAM的刷新控制是在器件外部進行的自行開發,而PSRAM則具有一個“隱式”刷新電路,這使得它們能夠被容易地用作其他異步型SRAM的存儲密度升級型器件責任。
 
  結論
 
  在選擇SRAM時應用情況,您會面對眾多的選擇方案。在某些場合組建,選擇是有限的表現。許多已經確立了自己穩(wěn)固地位的處理器都包含了支持特殊SRAM架構的存儲控制器。新型處理器的設計則更靈活作用。為了決定最佳的可選方案,至關重要的是確定存儲器子系統(tǒng)(即兆比特每秒慢體驗、初始延遲著力增加、運行功耗、待機功耗科技實力、成本等等)的優(yōu)先級以及系統(tǒng)的工作特性(讀/寫操作模式處理、工作頻率等等)。
重要的,
  網(wǎng)絡應用往往具有接近50/50的讀/寫模式開展研究,它適合于采用QDR系列的解決方案。其他應用(甚至是同一個系統(tǒng)內的功能電路)則往往具有不平衡的讀/寫模式相互融合,這就適合于采用公共I/O架構首要任務,包括標準同步型、NoBL型和DDR型不同需求。
 
本文關鍵詞: SRAM

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