【数字ic自整资料】存储器及不同端口RAM对比

news2024/9/23 16:18:03

参考资料

【FPGA】zynq 单端口RAM 双端口RAM 读写冲突写写冲突_双口ram-CSDN博客

华为海思数字芯片设计笔试第五套_10、下列不属于动志数组内建函数的是: a lengtho b. new c. delete() d-CSDN博客

1、计算器典型存储体系结构

2、三种不同端口RAM

（1）单端口RAM（Single-port RAM）

（2）伪双端口RAM（Simple dual-port RAM）

（3）真双端口RAM（True dual-port RAM）

3、RAM冲突问题

（1）读写冲突

（2）写写冲突

1、计算器典型存储体系结构

（1）常说的cache缓存，就是指SRAM。

（2）cache加在reg和memory之间，用来缓冲reg和memory速度差异过大导致数据传输过程中CPU需要等待的情况。

（3）双倍数据速率同步DRAM(ddr sdram)是目前主流的dram，它的特点是：ddr sdram会在时钟信号的上边沿和下边沿均采样数据，因此可以大大增加数据的吞吐量。

（4）RAM的基本结构可分为三个部分：存储矩阵，地址译码器，读写电路。

RAM和ROM对比：

	ROM	RAM
存储	永久存储，掉电保存	临时存储，掉电擦除
读写	只能读不能写	随机读写
容量	小	大
成本	低	高
应用	储存程序代码	储存运行数据

SRAM和DRAM对比：

	SRAM	DRAM
结构	六个晶体管(结构复杂)	一个晶体管+一个电容(结构简单)
成本	高	低
数据刷新	不需要	需要
集成度	低	高
速度	快	慢
成本	高	低
应用	高速缓冲存储器	大容量主储存器

2、三种不同端口RAM

（1）单端口RAM（Single-port RAM）

输入只有一组数据线和一组地址线，读写共用地址线，输出只有一个端口。如果CPU需要读取RAM中的数据并将其写入到RAM的另一个位置，必须先执行读取操作，然后执行写入操作。

（2）伪双端口RAM（Simple dual-port RAM）

输入有一组数据线，两组地址线，输出只有一个端口。伪双端口RAM可以提供并行读写操作，避免了传统单端口RAM的等待时间，因此有更快的访问速度和响应时间。

其中，端口A只用于完成写操作，端口B只用于完成读操作，允许读写同时进行，且可以不同时钟。

多出来的端口的用于ECC：可以对单比特进行纠正对双比特进行检错，属于伪双端口RAM独有

（3）真双端口RAM（True dual-port RAM）

输入有两组地址线和两组数据线，输出有两个端口。所以双口RAM两个端口都分别带有读写端口，可以在没有干扰的情况下进行读写，彼此互不干扰，可以相当于对单端口 RAM 的所有信号做了一个复制处理。

这种RAM通常用于高端计算机系统中，因为它可以提高系统性能。例如，在多处理器系统中，多个处理器可以同时访问同一块双端口RAM，从而提高系统的并行处理能力。

3、RAM冲突问题

双端口RAM会遇到的问题：

读写冲突(Write-Write Collisions)：在同一时间，两个端口对同一个地址，一个进行读取，一个进行写入操作。（这个在伪双端口RAM中也会遇到）

写写冲突(Write-Write Collisions)：在同一时间，两个端口对同一个地址进行写入操作。

（1）读写冲突

读写冲突：即同时刻读写同一地址所出现的冲突，例如理论上我们已经向某个地址写入了新的数据，我们也希望可以同时读到这个地址内新写入的数据，但实际上，这个新数据还没有写入 RAM 中，所以我们读出来的可能是 RAM 默认值，或者是 RAM 该地址中上一次的值，这便是读写冲突。

可以设定双口RAM为读优先还是写优先。

在上图中 WEA[3:0] 为写使能，字节使能，每一个bit可以选择写入数据的那个字节被写入，1表示写入该字节，0表示不写入该字节， DINA[31:0]为写数据总线，DOUTBarf为读优先情况下读数据总线的值，DOUTBawf为写优先情况下读数据总线的值，RAM Contents为RAM中存储的数据。

在读优先情况下，同时对一个地址进行读写，会先把RAM里原本的数值发送到DOUTBarf读数据总线， DOUTBARF输出的值一直为RAM原本的数据。

在写优先情况下，WEA[3:0] 为b0101 表示写入第1个字节和第3个字节，此时 DINA[31:0]为AAAA AAAA 会写入00AA 00AA的数据因为是写优先，所以会把数据先发送到DOUTBarf读数据总线上，但是读数据总线此时也在读取数据，此时DOUTBarf上的值，就不知道是原本RAM里的数据还是新写入的这个数据，就成了一个未知态。

所以当发生读写冲突时，读优先的模式下读出的是读地址中存储的上一个数据；写优先模式时读出的是未知的数据“XX”。

解决读写冲突：写优先：当检测到读和写同一个地址的时候，当前读输出数据不从RAM中读取，而是直接取写入数据，该方法叫做“写穿通到读“。