基于FPGA的存儲解決方案——外部SRAM

所謂外部SRAM是指連接在FPGA外部的靜態(tài)RAM（SRAM）。外部SRAM存儲器也有不少種類(lèi)。對于外部SRAM的選擇是由應用需求的性質(zhì)決定的。使用外部SRAM存儲器既有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

外部SRAM存儲器提供比片內存儲器更大的存儲容量，速度也相當快，但是略遜于片內存儲器。常用的外部SRAM的容量可達128KB至10MB。特殊的SRAM可以具有更小或更大的容量。SRAM通常是具有很低的反應時(shí)間和高吞吐量的設備，由于是通過(guò)共享的雙向總線(xiàn)連接到FPGA上，外部SRAM的速度較片上存儲器略低。SRAM的接口很簡(jiǎn)單，這使得將SRAM連接到FPGA成為一項簡(jiǎn)單的設計工作。你還可以使用多個(gè)外部SRAM共享總線(xiàn)，甚至使用不同種類(lèi)外部存儲器，比如閃存或SDRAM。

缺點(diǎn)

在基于FPGA的嵌入系統中使用外部SRAM的主要缺點(diǎn)就是成本高以及占用板上空間。SRAM設備要比其它高容量的存儲器諸如SDRAM，每MB的平均售價(jià)更昂貴。而且SRAM也比SDRAM和“零空間”的FPGA片內存儲器平均每MB占用更多的板上空間。

最佳應用場(chǎng)合

外部SRAM作為存儲中等大小的數據模塊的緩沖表現良好?？梢允褂猛獠縎RAM作為不適合片內存儲器且反應時(shí)間又低于SDRAM的數據緩存。還可以將多個(gè)SRAM相組合以增加容量。

SRAM也是隨機尋址數據的最佳選擇。很多SRAM器件都可以存取無(wú)序地址的數據，反應時(shí)間與存取有序地址的數據一樣短，而SDRAM在這一點(diǎn)上做得并不好。SRAM是大型LUT的理想存儲器種類(lèi)，能夠儲存諸如對于片內存儲器來(lái)說(shuō)過(guò)于巨大的色彩轉換運算法則數據。

外部SRAM作為執行存儲器為無(wú)緩存的CPU工作時(shí)表現相對良好。當CPU沒(méi)有緩存來(lái)緩沖其它種類(lèi)存儲器的高反應時(shí)間時(shí)，外部SRAM的低反映時(shí)間特性有助于改善CPU的性能。

不適于應用場(chǎng)合

外部SRAM不適用的系統包括：需要使用大數據量存儲器的系統和成本受限的系統。如果系統需求一個(gè)大于10MB的存儲模塊，設計者將更傾向于考慮其它種類(lèi)的存儲器，比如更低廉的SDRAM。

外部SRAM的種類(lèi)

有多種SRAM器件可供選擇。最常見(jiàn)的種類(lèi)如下：

異步SRAM – 由于其不依靠時(shí)鐘，所以是最慢的一種SRAM。

同步SRAM（SSRAM）– 同步SRAM運行同步于一個(gè)時(shí)鐘信號 。同步SRAM的速度比異步SRAM快，但是也更昂貴。

偽SRAM – 偽SRAM（PSRAM）是指具有SSRAM接口的動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）

零總線(xiàn)周轉時(shí)間SRAM –零總線(xiàn)周轉時(shí)間SRAM（ZBT SRAM）從讀到寫(xiě)的轉換需要零個(gè)時(shí)鐘周期，這使得它的反應時(shí)間很短。ZBT SRAM通常需要一個(gè)專(zhuān)用的控制器使其低反應時(shí)間的優(yōu)勢發(fā)揮出來(lái)。

注意事項

為使外部SRAM器件達到出最佳性能，建議遵循以下原則：

使用與連接的主系統控制器的接口數據帶寬相同的SRAM。

如果管腳使用或板上空間的限制高于系統性能要求，可以使用較連接的控制器的數據帶寬小一些的SRAM設備，以便減少管腳數量并減少PCB板上可能的存儲器數量。然而，這種變化將導致降低SRAM接口的性能。