基于FPGA的存儲解決方(fang)案——外部SRAM
時間：2018-07-19 來(lai)源：未知
所謂外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)RAM" title="SRAM">SRAM是指連接在(zai)FPGA外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)靜態RAM(SRAM)。外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)SRAM存(cun)儲器也有不少種類。對于外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)SRAM的(de)選(xuan)擇是由應用需求的(de)性質決定的(de)。使(shi)用外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)SRAM存(cun)儲器既有優點又有缺點。
優點
外部(bu)SRAM存(cun)(cun)儲(chu)器(qi)提供比片內存(cun)(cun)儲(chu)器(qi)更(geng)大(da)(da)的(de)存(cun)(cun)儲(chu)容量(liang)，速度也相(xiang)當(dang)快，但是(shi)略(lve)遜(xun)于片內存(cun)(cun)儲(chu)器(qi)。常用的(de)外部(bu)SRAM的(de)容量(liang)可達(da)128KB至10MB。特(te)殊的(de)SRAM可以具有更(geng)小或更(geng)大(da)(da)的(de)容量(liang)。SRAM通常是(shi)具有很低的(de)反應(ying)時間(jian)和高吞吐量(liang)的(de)設(she)備，由于是(shi)通過共(gong)享的(de)雙(shuang)向(xiang)總線連(lian)接(jie)到(dao)FPGA上，外部(bu)SRAM的(de)速度較片上存(cun)(cun)儲(chu)器(qi)略(lve)低。SRAM的(de)接(jie)口(kou)很簡(jian)單，這使(shi)得將SRAM連(lian)接(jie)到(dao)FPGA成為一項簡(jian)單的(de)設(she)計工作。你還(huan)可以使(shi)用多(duo)個(ge)外部(bu)SRAM共(gong)享總線，甚至使(shi)用不同種類外部(bu)存(cun)(cun)儲(chu)器(qi)，比如閃存(cun)(cun)或SDRAM。
缺點
在基于FPGA的嵌(qian)入(ru)系統中使(shi)用外部(bu)SRAM的主要(yao)缺(que)點就是成本高(gao)以及(ji)占(zhan)用板上(shang)空間。SRAM設備要(yao)比(bi)其它高(gao)容量的存儲(chu)器諸如SDRAM，每MB的平(ping)均售價(jia)更昂貴。而且(qie)SRAM也比(bi)SDRAM和“零空間”的FPGA片(pian)內(nei)存儲(chu)器平(ping)均每MB占(zhan)用更多的板上(shang)空間。
最佳應用場合
外(wai)部SRAM作為(wei)存儲中(zhong)等大(da)小的(de)數(shu)(shu)據(ju)模塊(kuai)的(de)緩沖表(biao)現良好。可以使用(yong)外(wai)部SRAM作為(wei)不適(shi)合片(pian)內存儲器且反應(ying)時(shi)間又低于SDRAM的(de)數(shu)(shu)據(ju)緩存。還可以將多個SRAM相組(zu)合以增加容(rong)量。
SRAM也是(shi)隨機尋址(zhi)數據(ju)(ju)的(de)(de)最佳選擇。很多SRAM器(qi)件都可以(yi)存(cun)(cun)取(qu)無序地(di)址(zhi)的(de)(de)數據(ju)(ju)，反應時間(jian)與存(cun)(cun)取(qu)有(you)序地(di)址(zhi)的(de)(de)數據(ju)(ju)一樣短，而SDRAM在這一點(dian)上做得并不(bu)好。SRAM是(shi)大型LUT的(de)(de)理想(xiang)存(cun)(cun)儲器(qi)種類，能夠(gou)儲存(cun)(cun)諸(zhu)如(ru)對于(yu)片(pian)內存(cun)(cun)儲器(qi)來(lai)說過(guo)于(yu)巨大的(de)(de)色彩轉(zhuan)換運算法則數據(ju)(ju)。
外部(bu)(bu)SRAM作為(wei)執行存(cun)儲(chu)器(qi)為(wei)無緩存(cun)的(de)CPU工作時(shi)(shi)表現相對良好。當(dang)CPU沒有(you)緩存(cun)來緩沖其它(ta)種(zhong)類存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)高(gao)反應時(shi)(shi)間時(shi)(shi)，外部(bu)(bu)SRAM的(de)低反映時(shi)(shi)間特(te)性有(you)助于改善CPU的(de)性能。
不(bu)適(shi)于應用場合
外部SRAM不適用(yong)的系(xi)統包括：需(xu)要使用(yong)大數(shu)據(ju)量存儲(chu)器(qi)的系(xi)統和成本(ben)受限的系(xi)統。如果(guo)系(xi)統需(xu)求一(yi)個(ge)大于10MB的存儲(chu)模塊，設計(ji)者將更傾向于考(kao)慮(lv)其它種(zhong)類(lei)的存儲(chu)器(qi)，比如更低廉(lian)的SDRAM。
外部SRAM的種類
有(you)多種(zhong)SRAM器件可供選擇。最常見的(de)種(zhong)類如下：
異(yi)步SRAM – 由于其不依靠(kao)時鐘，所以(yi)是最慢的一種SRAM。
同步(bu)SRAM(SSRAM)– 同步(bu)SRAM運行同步(bu)于(yu)一個(ge)時鐘信號 。同步(bu)SRAM的速度比異(yi)步(bu)SRAM快(kuai)，但是也(ye)更(geng)昂貴。
偽SRAM – 偽SRAM(PSRAM)是指具有SSRAM接口的動態RAM(DRAM)
零(ling)總(zong)線周(zhou)轉(zhuan)時間(jian)SRAM –零(ling)總(zong)線周(zhou)轉(zhuan)時間(jian)SRAM(ZBT SRAM)從(cong)讀到寫的(de)(de)轉(zhuan)換需(xu)要零(ling)個時鐘周(zhou)期，這使得它的(de)(de)反應(ying)時間(jian)很短。ZBT SRAM通常需(xu)要一(yi)個專用(yong)的(de)(de)控制器使其(qi)低反應(ying)時間(jian)的(de)(de)優勢發揮出來。
注意事項:
為使外(wai)部SRAM器(qi)件達到(dao)出最佳性能，建議遵循以下原則(ze)：
使用(yong)與連接的(de)主系統控制(zhi)器的(de)接口數據帶寬相同的(de)SRAM。
如果管(guan)腳(jiao)使(shi)用或板(ban)上空(kong)間(jian)的(de)限(xian)制高于系統性(xing)能要求，可以(yi)使(shi)用較(jiao)連接(jie)的(de)控制器的(de)數據帶寬小一些的(de)SRAM設備，以(yi)便減(jian)少管(guan)腳(jiao)數量并減(jian)少PCB板(ban)上可能的(de)存儲(chu)器數量。然(ran)而(er)，這種變化將導致(zhi)降低SRAM接(jie)口的(de)性(xing)能。
