SRAM（靜態(tài)隨機(jī)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，而且是大多數(shù)高性能系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分。SRAM具有眾多的架構(gòu)，各針對一種特定的應(yīng)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，哪類SRAM是其最佳選擇。 SRAM從高層次上可以劃分為兩個(gè)大類：即同步型和異步型。同步型SRAM采用一個(gè)輸入時(shí)鐘來啟動至存儲器的所有事務(wù)處理（讀、寫、取消選定等）。而異步型SRAM則并不具備時(shí)鐘輸入，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，這些器件將立即加以執(zhí)行。
 
　　同步SRAM家族分類
 
　　與某一特定應(yīng)用相適應(yīng)的最佳SRAM的選擇取決于多個(gè)因素，其中包括功率限制、帶寬要求、密度以及讀/寫操作模式等。可滿足不同系統(tǒng)要求的同步型和異步型SRAM多種多樣，本文將逐一加以說明。
 
　　各種同步型SRAM比較
 
　　同步型SRAM于上個(gè)世紀(jì)80年代后期首度面市，最初是面向具有極高性能的工作站和服務(wù)器中的第二級（L2）高速緩沖存儲器應(yīng)用。進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)90年代中期之后，它又在較為主流的應(yīng)用（包括個(gè)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。自那以后，在包括高性能網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的眾多應(yīng)用的設(shè)計(jì)中，同步型SRAM大行其道（在這些應(yīng)用中，它們通常被用于數(shù)據(jù)緩沖器、高速暫存器、隊(duì)列管理功能和統(tǒng)計(jì)緩沖器）。
 
　　同步型SRAM又可以采用多種不同的架構(gòu)。下文將對某些“主流”的器件做簡要說明。
 
　　1：標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM
 
　　標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM是被“主流應(yīng)用”所接納的第一種同步型SRAM。這些器件雖然主要面向PC L2高速緩沖存儲器應(yīng)用，但也滲透到了非PC應(yīng)用領(lǐng)域中，比如網(wǎng)絡(luò)、電信、數(shù)字信號處理（DSP）以及醫(yī)療和測試設(shè)備。其中，標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM具有兩種基本格式：流水線型和直通型。兩者之間的差異是：直通型SRAM僅在輸入端上具有寄存器，當(dāng)?shù)刂泛涂刂戚斎氡徊东@且一個(gè)讀存取操作被啟動時(shí)，數(shù)據(jù)將被允許 “直接流”至輸出端。當(dāng)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(shí)，人們往往優(yōu)先采用直通型架構(gòu)。“流水線型”同步SRAM同時(shí)擁有一個(gè)輸入寄存器和一個(gè)輸出寄存器。流水線型SRAM所提供的工作頻率和帶寬通常高于直通型SRAM。因此，在需求較高寬帶，而對初始延遲不是很敏感時(shí)，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(yīng)用不允許“等待狀態(tài)”。比如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中“等待狀態(tài)”有可能對性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為解決該問題，賽普拉斯公司推出了無總線延遲（NoBL）型SRAM。NoBL型SRAM與標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM很相似，但是擁有附加的片上邏輯電路，旨在完全消除標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM系列所需的“等待狀態(tài)”。通過消除這些“等待狀態(tài)”，此類SRAM能夠?qū)崿F(xiàn)100[%]的總線利用率（絲毫不受讀/寫模式的影響）。該功能極大地改善了存儲器性能，尤其是當(dāng)存在頻繁的讀/寫操作變換時(shí)。
 
　　NoBL型SRAM也存在兩種版本：直通型和流水線型。直通型NoBL SRAM始終具有一個(gè)單周期偏移，而NoBL流水線型SRAM則保持了一個(gè)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(gòu)并使性能較之標(biāo)準(zhǔn)同步型SRAM有所改善，但某些系統(tǒng)對性能有著更高的要求。于是，賽普拉斯、Renesas、IDT、NEC和三星等幾家公司聯(lián)合開發(fā)出了QDR型SRAM。QDR架構(gòu)旨在滿足那些要求低延遲且所需帶寬明顯高于NoBL型架構(gòu)提供能力的“高帶寬需求型”系統(tǒng)的需要。 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(dú)立工作，并支持并行的讀和寫事務(wù)處理。QDR型 SRAM能夠以DDR傳輸速率（2倍）來支持兩項(xiàng)同時(shí)出現(xiàn)的事務(wù)處理，四倍數(shù)據(jù)速率（QDR）的名稱便是由此得來的。
 
　　QDR型SRAM具有兩種基本類型：即2字脈沖串和4字脈沖串。這兩種類型之間的差異在于每項(xiàng)事務(wù)處理過程中所支持的脈沖串長度。
 
　　4：QDR-II型SRAM
 
　　QDR- II型SRAM與QDR型SRAM相似，但在性能方面進(jìn)一步提升。與相同頻率的QDR型器件相比，QDR-II型SRAM所產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)有效窗口面積大了 35[%]左右。另外，QDR-II型SRAM產(chǎn)品還比QDR型器件多了一個(gè)半延遲周期。這增加的半個(gè)時(shí)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(yīng)用，DDR型SRAM架構(gòu)則主要針對那些需要進(jìn)行數(shù)據(jù)流式傳輸（例如，后隨多項(xiàng)寫操作的多項(xiàng)讀操作）、且所需帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)同步型器件或NoBL型器件的應(yīng)用。DDR型SRAM具有出眾的整體總線利用率以及高得多的總帶寬，性能也因此得到了最大限度的提升。
 
　　和QDR型SRAM一樣，DDR型SRAM也有兩種格式：即2字脈沖串和4字脈沖串。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。那些不具備時(shí)鐘輸入的SRAM便是異步型的。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。
 
　　采用異步型SRAM最大的優(yōu)點(diǎn)之一是它們擁有長達(dá)幾十年的使用歷史并已為人們所充分了解。由于異步型SRAM已經(jīng)面市很久了，因此許多標(biāo)準(zhǔn)處理器都包含了業(yè)已配備異步型SRAM接口的存儲控制器，從而最大限度地減少了所需的設(shè)計(jì)工作量。異步型SRAM的典型存取時(shí)間為8ns（或更長）。因此，它們一般應(yīng)用于時(shí)鐘頻率為100MHz（或更低）的系統(tǒng)中。異步型SRAM可被進(jìn)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(shí)間為35ns（或更短）的異步型SRAM可被歸類為“快速”異步型SRAM。這些存儲器通常應(yīng)用于老式系統(tǒng)中，且功耗較高（1/2W或更高是司空見慣的）。其典型應(yīng)用包括老式PC L2高速緩沖存儲器、高速暫存器以及工業(yè)應(yīng)用中的緩沖存儲器。
 
　　2：MoBLTM低功耗異步型SRAM
 
　　有些應(yīng)用（例如移動電話）對功耗的關(guān)注程度要超過對性能的關(guān)注程度。因此，制造商（比如賽普拉斯公司）推出了功耗極低的SRAM系列。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(chǎn)品庫匯集了多款典型存取時(shí)間約為40ns（或更長）并專為實(shí)現(xiàn)低功耗而優(yōu)化的器件。典型待機(jī)功耗可低至10μW（或更低），而運(yùn)行功耗則可低至30mW（或更低）。這些器件的存儲密度各異，從64Kb到16Mb一應(yīng)俱全。
 
　　偽SRAM（亦即PSRAM）
 
　　如果需要16Mb以上的存儲密度，則PSRAM（或稱偽PSRAM）是一種可行的解決方案。所謂偽SRAM是指一種具有一個(gè)DRAM存儲器內(nèi)核和一個(gè) “SRAM型”接口的存儲器件。由于PSRAM使用了一個(gè)DRAM內(nèi)核，因而也需要進(jìn)行周期性的刷新，以便保存數(shù)據(jù)。但不同的是，標(biāo)準(zhǔn)DRAM的刷新控制是在器件外部進(jìn)行的，而PSRAM則具有一個(gè)“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。
 
　　結(jié)論
 
　　在選擇SRAM時(shí)，您會面對眾多的選擇方案。在某些場合，選擇是有限的。許多已經(jīng)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(gòu)的存儲控制器。新型處理器的設(shè)計(jì)則更靈活。為了決定最佳的可選方案，至關(guān)重要的是確定存儲器子系統(tǒng)（即兆比特每秒、初始延遲、運(yùn)行功耗、待機(jī)功耗、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、工作頻率等等）。
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　　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用往往具有接近50/50的讀/寫模式，它適合于采用QDR系列的解決方案。其他應(yīng)用（甚至是同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的功能電路）則往往具有不平衡的讀/寫模式，這就適合于采用公共I/O架構(gòu)，包括標(biāo)準(zhǔn)同步型、NoBL型和DDR型。
 
本文關(guān)鍵詞: SRAM

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