存储器

Yole:存储器产业2018年成长动能不绝

半导体产业在2017年取得了创纪录的业绩,产业规模一举突破4000亿美元。半导体设备的整体需求全年都很强劲,这得益于所有应用中电子元件的日益普及,尤其是移动和数据中心市场。2017年的半导体成长由储存元件带动,营收达到1260亿美元,较2016年同期成长了60%以上。产业研究机构Yole Développement(Yole)预测,2018年储存市场将达到1770亿美元成长40%。

DRAM和NAND市场全年处于供不应求的状态,导致价格上涨,创纪录的营收和储存供应商的获利能力。在移动和数据中心/SSD的带动下,需求非常强劲,并且包括人工智慧、物联网和汽车在内的新兴成长驱动因素。由于产能扩充落后需求成长,导致DRAM与NAND长期供不应求。

人工智慧和机器学习移动性和连接性的趋势对DRAM和NAND市场都有利,并且可能导致存储器继续增加其在整个半导体市场中的比重。DRAM市场不断发展变化。Yole认为未来五年的存储器位元需求年复合成长率为22%。

NAND需求依然强劲,数据中心的企业级SSD成长强劲,笔记型电脑中固态硬碟的使用率不断提高,以及智慧手机和其他移动装置的内容持续成长,这些市场将继续推动NAND位元消耗的成长,另外,一些新兴应用有望加速未来的成长,包括AI、VR、汽车和物联网等。

常见存储器ROM、RAM和FLASH介绍

最近因为在找实习工作,做了一些大公司的硬件笔试题,发现很多公司都有对存储器的考察,从来没有系统的整理过存储器的种类,是时候来一波整理了

以下主要讲了:RAM、ROM和FLASH三大类。

RAM包括:SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM

ROM包括:PROM、EPROM和EEPROM

FLASH包括:NOR FLASH和NAND FLASH

RAM

速度最快,掉电丢失数据,容量小,价格贵

RAM英文名random access memory,随机存储器,之所以叫随机存储器是因为:当对RAM进行数据读取或写入的时候,花费的时间和这段信息所在的位置或写入的位置无关。

RAM分为两大类:SRAM和DRAM。

SRAM是静态(S指的static)RAM,静态指的不需要刷新电路,数据不会丢失,SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了。

DRAM是动态RAM,动态指的每隔一段时间就要刷新一次数据,才能保存数据,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快。

SDRAM是同步(S指的是synchronous)DRAM,同步是指内存工作需要同步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准

RAM(Random Access Memory) 随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同,随机存储器又分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)。

ROM(Read-Only Memory)只读存储器,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,资料并且不会因为电源关闭而消失。

SRAM(Static RAM)不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。

DRAM(Dynamic RAM)每隔一段时间,要刷新充电一次,否则内部的数据即会消失。

因此SRAM具有较高的性能,但是SRAM也有它的缺点,即它的集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积,且功耗较大。所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。

SRAM的速率高、性能好,它主要有如下应用:

1)CPU与主存之间的高速缓存。

2)CPU内部的L1/L2或外部的L2高速缓存。

FPGA存储器推荐(使用 Vivado Design Suite)

合理利用这些列表需要了解如下内容:
1. Slice/LUT 的利用率直接影响对存储器的要求。以下数字代表 75% LUT 利用率的器件。
2. 时序约束的数量和复杂度直接影响对存储器的要求。
3. 以下存储使用数量基于命令行完全编译(综合和实现)。

Kintex UltraScale+ 存储器推荐(单位:GB 面向 Vivado)

  Windows / Linux (64 位)
器件 典型值 峰值
XCKU3P 7

eMMC原理 1 ——Flash Memory 简介

作者:codingbelief

eMMC 是 Flash Memory 的一类,在详细介绍 eMMC 之前,先简单介绍一下 Flash Memory。

Flash Memory 是一种非易失性的存储器。在嵌入式系统中通常用于存放系统、应用和数据等。在 PC 系统中,则主要用在固态硬盘以及主板 BIOS 中。另外,绝大部分的 U 盘、SDCard 等移动存储设备也都是使用 Flash Memory 作为存储介质。

1. Flash Memory 的主要特性

与传统的硬盘存储器相比,Flash Memory 具有质量轻、能耗低、体积小、抗震能力强等的优点,但也有不少局限性,主要如下:

需要先擦除再写入
Flash Memory 写入数据时有一定的限制。它只能将当前为 1 的比特改写为 0,而无法将已经为 0 的比特改写为 1,只有在擦除的操作中,才能把整块的比特改写为 1。

块擦除次数有限
Flash Memory 的每个数据块都有擦除次数的限制(十万到百万次不等),擦写超过一定次数后,该数据块将无法可靠存储数据,成为坏块。

Gen-Z联盟为未来存储器做好准备 大幅提升性能

AMD,联想,IBM和许多其他大型电脑公司联合组成了Gen-Z联盟。该小组正在共同创建一个名为Gen-Z的开放系统互连,旨在弥合内存和存储之间的差距。具体来说,Gen-Z是一种“结构协议”,允许系统抽象所有类型的存储器和存储,包括本地和网络,作为Gen-Z设备。本质上,这个想法是把任何类型的存储都作为内存看待,允许软件使用低延迟,高效率操作来访问。为此,新协议是“内存语义”。这意味着所有操作都像在系统内存中执行一样。 Gen-Z将需要硬件支持,但该联盟说,它可以与现有的操作系统和软件一起使用而无需修改。

这个联盟正在开发新的结构协议,因为联盟认为系统从当前的两层模型(快速内存和慢速驱动器)移动到三层模型,其中“存储级内存”的中间层位于二层之间。该组表示,这个新的内存类将由诸如MRAM和3DXPoint等新技术组成。这些技术的速度不足以将内存替换为主存储器,但是联盟认为传统存储类访问协议难以提供很好的服务。

根据联盟,Gen-Z将支持各种组件类型,包括处理器,内存模块,FPGA,GPU,DSP,I / O,加速器,NIC,定制ASIC等等。该项目有许多目标,联盟声称其设计对性能,可扩展性和互操作性有巨大的好处。

基于存储器映射的Flash高速低功耗驱动实现

摘 要: 针对高速大容量Flash芯片控制中面临的高速可靠性不高与动态功耗大的问题,研究了一种将复杂状态机操作映射到内嵌RAM上运行的方法。通过对内嵌RAM读地址的切换,实现了等延时的状态跳变与输出控制。同时采用加强时钟管理、分割组合逻辑来避免信号不必要的翻转,极大地提高了时序运行的可靠性并降低了其动态功耗。实践表明,该方法实现的Flash控制时序比传统的状态机在资源消耗和功耗方面均能降低50%以上,为复杂时序逻辑的实现提供了一个新思路。

引言

在FPGA对Flash控制操作中,有限状态机(Finite State Machine,FSM)与多进程描述方式相比有着层次分明、结构清晰、易于修改和移植的明显优势而被广泛应用。传统状态机在描述实现寄存器存储状态信息、组合逻辑产生下一个状态和输出值时,大量使用了FPGA的布线、查找表、寄存器等宝贵资源。

1.系统任务      $monitor格式:$monitor(p1,p2,….pn);$monit0r;$monitoron;$monitoroff;任务$monitor提供了监视和输出参数列表中的表达式或变量的功能。其参数列表中输出控制格式字符串和输出列表的规则和$display中一样。当启动一个带有一个或多个参数的$monitor任务时,仿真器则建立一个处理机制,使得每当参数列表中变量或表达式的值发生变化时,整个参数列表中的变量或表达式的值都输出显示。如果同一时刻,两个或多个参数的值发生变化则在该时刻只输出一次。但在$monitor中,参数可以是$time系统函数。

许多年轻的工程师在工作中考虑潜在设计选项时首先想到可编程逻辑。然而,随着对可编程逻辑的日益依赖也给教授电路设计带来了经常被忽略的一些问题,这使许多年轻的工程师在创建系统时,没有意识到现在有许多可选择的技术能够解决他们在设计方面的挑战。在许多情况下,这种行业选择的知识缺乏与实践设置经验的缺乏是有关系的,这种专门技术的缺乏直接影响到他们设计高性能、低成本产品的能力。

基于FPGA技术的存储器设计及其应用

复杂可编程逻辑器件—FPGA技术在近几年的电子设计中应用越来越广泛。FPGA具有的硬件逻辑可编程性、大容量、高速、内嵌存储阵列等特点使其特别适合于高速数据采集、复杂控制逻辑、精确时序逻辑等场合的应用。而应用FPGA中的存储功能目前还是一个较新的技术。本文将介绍在FPGA中构造存储器的方法,特别是结合高速数据采集的特点重点描述双端口RAM的构造方法及其应用。

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