Xilinx推出新一代系统级设计存储器解决方案UltraRAM

作者:Kenshin

自1945年以来只要我们还使用数字电子计算设备,我们就需要面临并解决各种存储器方面的问题。我们既需要小容量速度快的寄存器也有大容量存储的需求,如磁盘和磁带等,以及半导体设计方面专用的DRAM和Flash EPROM存储器。系统设计者非常希望采用片上存储器,而不是将数据保存到片外存储器上,这样可以尽量避免各种功耗和延迟问题,从而提高系统性能。Xilinx通过对SRAM技术的集成,推出了新一代片上大容量存储器UltraRAM,当然这是专为Xilinx UltraScale+系列器件打造的,包括Virtex UltraScale+ FPGA、Kintex UltraScale+ FPGA以及Zynq UltraScale+ MPSoCs。(图1 Xilinx推出UltraRAM片上存储器)

用户可以选择在下一次的系统设计中采用UltraRAM片上存储器,每一个UltraRAM模块都是一个双端口同步的288Kb RAM,拥有4096个72位字的固定配置。你可以通过配置选择将多个UltraRAM模块组合成更大容量的片上存储器空间,在UltraScale的Kintex+ FPGA 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 上可以高达36Mbit,而在 Virtex UltraScale+ FPGA 上则可高达 360Mbit。下面给出三点优势:

  • 片上SRAM的读写速度要远快于片外SDRAM
  • 片上存储器的时序约束问题也更容易解决
  • 使用片上存储器就不再需要存储器控制单元,避免了复杂的存储器接口协议
  • 将存储空间集成到FPGA或MPSoC器件内部实现片上数据存储减少了PCB板因外部存储芯片占用的面积。可以说UltraRAM解决了影响FPGA和SoC系统性能和功耗的最大瓶颈,利用这项新技术能创建用于多种不同应用场景的片上存储器,包括深度数据包和视频缓冲,实现可预见的时延和性能。设计人员通过紧密集成大量嵌入式存储器与相关处理引擎,不仅能实现更高的系统性能功耗比,并可降低材料清单(BOM)成本。

    集成了UltraRAM片上存储器的UltraScale+系列器件并不会删除或减少BRAMs资源,相比起来BRAM比UltraRAM更加的高效:

  • 可配置的数据位宽——更高效的存储使用
  • 内置实现FIFO模块
  • 双端口独立始终——实现跨时钟域操作
  • 综合上述因素Xilinx UltraScale+系列器件集成了丰富的BRAM和UltraRAM资源,将成位下一代系统级设计利器,下面的视频详细介绍了UltraRAM的技术细节:

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