雙端口SRAM如何提高系統(tǒng)的整體性能
來源:宇芯有限公司 日期:2020-07-03 10:27:03
SRAM 以其高速、靜態(tài)的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中,多被用作不同部件之間的緩沖,尤其在計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)中扮演著重要的角色,即嵌入到CPU 內(nèi)部的高速緩存(Cache)。計(jì)算機(jī)的處理速度在高速增長,為了提供足夠的數(shù)據(jù)緩存能力,隨著集成電路制造工藝的發(fā)展,嵌入式
SRAM 的存儲單元的面積也在以約0.5 倍每代的速度減小,在45 nm 工藝節(jié)點(diǎn)嵌入式SRAM 的密度已可以達(dá)到150 Mb/cm2。雙端口SRAM(Dual-Port SRAM, DP-SRAM)憑借其兩個(gè)端口可以同時(shí)進(jìn)行讀寫的能力在SRAM 領(lǐng)域占有重要的一席之地,尤其在多核、實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。
由于功耗的限制,片上系統(tǒng)(System on Chip, SoC)不能無限制地通過提高系統(tǒng)頻率來提升性能,而是利用并行計(jì)算來獲得更高的系統(tǒng)運(yùn)算能力,因而多核乃至眾核處理器得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。但同時(shí)這也意味著存儲器的存取次數(shù)大幅增加,存儲器的性能會成為系統(tǒng)的瓶頸,遇到了所謂的內(nèi)存墻(Memory Wall),因此對兩個(gè)以上端口可以同時(shí)進(jìn)行讀寫操作的雙端口甚至多端口存儲器的需求在不斷增加。同時(shí),隨著智能手機(jī)、平板電腦等移動消費(fèi)電子產(chǎn)品的普及和發(fā)展,人們對相關(guān)產(chǎn)品的要求日益提高,這對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、吞吐率等都提出了越來越高的要求。
雙端口SRAM 相較于單端口SRAM(Single-Port SRAM, SP-SRAM)有兩套獨(dú)立的讀寫端口,因而有更高的帶寬,尤其適用于上述系統(tǒng)中:雙端口SRAM 可以給多核系統(tǒng)提供簡單、可靠、高效的通信方法,也可以為信號處理系統(tǒng)中提供更高的并行性,近年來國內(nèi)外發(fā)表的相關(guān)研究都多有其應(yīng)用。一個(gè)用于視頻壓縮的SoC 系統(tǒng)中有三個(gè)核,為了處理器間的同步和數(shù)據(jù)交換而不給AMBA系統(tǒng)總線增加負(fù)擔(dān),用三個(gè)2 kB 的雙端口SRAM 將三個(gè)核兩兩相連,從而提高系統(tǒng)的整體性能。
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