SRAM新架构提高网络应用存储器带宽

SRAM新架构提高网络应用存储器带宽 tli~ht MathewArcoleo SI~IVl新架构提高网络应用存储器带宽 在高性能系统中.SRAM{静态随机存取存 储器)一直是关键性器件.SRAM广泛用做计算 机中的=级(L2)援存,存储常用变量和数据的 高速暂存存储器,以及网络系统中的查找表等 做为关键的系统支持元件,SRAM应该永远能满 足系统性能.但不幸的是,情况并非总是这样. 部分原因是由于可供选择的SRAM架构根有限. 一 种专门满足大带宽网络应用需求的突破性 SRAM新架构应运而生. 通用型SI;LAM还是 PBSRAM h安速回顾一下采用SRAM存储 器的系统可以发现,SRAM应用的系 统类型非常广泛非常适合某种应 用的一种SRAM架构可能埘另一种 应用并不那么合适,例如L2缓存 与查找表有1}常大的不l司.而它们 又都与高速暂存存储器有很大的差 辟因此.每类系统对SRAM提出 的要求是不一样的一 具自讽刺意义的是,尽管应用类 很r泛,但主要的SRAM开发却 丰要集中在两个方面=笫一个是通 用异步SRAM.此类通用SRAM的 密度和速度不断提高,然而却没有 显着的功能增强.由于其使用方便, 洒用异步SRAM在许多应用中都叮 接受.然而对任何应用都非最理想 的一第二个是计算机中的L2缓存. 2o 用丁这方面的 SRAM架构是标准 的流水线猝发 SRAM(PBSRAM) 架构.虽然在其它 应用中采用 PBSRAM系统性能 电会比应用通用异 步SRAM有所改 善,但这仍然是一 种.不得"的选择, 仍会对系统性能形成限制.然而这 种方法仍然不够,特别是在网络这 样的应用中.此类应用需要更高带 宽和更高效的SRAM才能实现系统 目标闻此此类应用需要专?为满 足其需要而开发的存储器架构一 了解目标系统 要描述和定义任何产品都需要先 对目标应用有一个令面的理解一首 先,让我j看一下如图1所示的通用 交换机架构: 框网示意的是一个采用 菇享存储器架构的"典型网 络成用信息从一个端FJ进 入,然后分1~2-N合适的端口. 向其目的地传输当接受到 一 个分组时,需要分析其头 信息以决定该分组信息的正 确发送方向和路径.在分折 头信息时,数据必须存储在临时的 缓冲区中缓冲存储器满足J'这 暂时存储要求:必颂注意的是,所 有的端口同时接收和/或发送信 息一 目标系统r{的所有存储器部在不 断进行读写操作圈为频繁的凄,写总线切换.如果在这f.片j一{J采用 标准的PBSRAM会造成存储器效率 降低在写转换时,标准的缓冲 SRAM需要两个时钟周期的延迟,冈 此会浪费贵的带宽一新的NoBLTM/ zBTTM架构则消除r这一等待状态. 允许选到100%的总线利用率(每 时钟周期都可进行数据传输)这可 以提升大多数网络系统的存储器性 能一这一新的SRAM架构提供的带 宽增加可以满足未来一段时r日j内大 多数系统的需求最新的高性能系 统需要极大的带宽.此需要新的 SRAM架构能够避免存储器拖系统 性能的后腿新的SRAM架枉J必颓 能够提供大宽带并且能够在没有 图l通用网络应用 世界电子元器件2001.8 蕾美 ; 一 tliehtR丽趸] 延迟代价的情况下支持翱臻的读写 切换= 满足网络应用的新型 SRAM 五大主要SRAM供应商(Cy— press,IDT,Micron,NEC和Sam一 据只能沿一个厅同传送因此,新 的SRAM架构L}『将采用独赢的数据 输入和数据输这一方法不仅允 许并发的读写操作,还避免r在俘 储器控制器对数据总线进行渍/写操 作切换时町能发生的数据冲寅(总 线频率越高,这一问题越突)实 际上乘片{这种架构完消除_r总 ^? 图3独立的输凡{口输出 r*—rLrLL————_J …0:C)c 控制地址 尉钟 DDR粒?出 *—rLrL (=()=)0 固4QDR=DDR输~+DDR输出(同时) sung1旺手定义了一种新的SRAM 架构这一架杠J可以满足这些超高 性能网络应用的需求.为提供所需 要的带宽,新的SRAM采用r双数 据速率(DDR)接口DDR接[1 在时钟的上下沿都进行数据的传 输 商 潜 线驱动切换问 题.因为只有 SRAM在驱动 输出总线而 只有控制器在 驱动输八总 线:消除总线 冲突极大地简 化r系统设 为充分发 挥DDR接口的 带宽潜力新 的SDRAM架 囡此在需要时操作请求,fib速宠成 昕.蘸和写的接【将在同一时钟. 控制下独立操f1..不会彼此卜扰 M架构称为四倍数据速率 fQDR)=来自CypressIDT,M~cron, NEC和Somsdng公司的新QDR SRAM系列产:品将会极大地提高大多 数网络应用中的系统和存储器睦能 采用QDR这一名字足因1|J数据输人 和数据输出同时采用双数据速率接 『1,QDR=DDR2(读写两个疗 向)为达到}jI_Jf趣用(网络1系统 的要求,这一架构结台丫前面提刮 的那些特点这样真正开发H}了j SDRAM的潜从而可实现更陕速 的系统通过在架构定义方面的合 干1五家供庙商确保新的QDR SDRAM有多个来源,从而保证』 QDRSDRAM能够成为高能网络系 统应用的SRAM标准=此外五家 公司还同意就增强QDR架构不断进j 行合作.以提供最高带览的SDRAM, 叶伸 ——一 厂—?厂—?一 — 』一———上———— — —— (.)f?qYy+I,,一———J,——————J——————j — — 雄^时计送十数』jL 图2n数据速率(DDR)数据传输 解决案这样的领导 性台作对SRAM市场.: 束说非常熳时,这种台' 作能够提供所需蛰的 器件从而满足不断增 长的系统能要求 由于这一架构是 类进缓同同现世