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  • 异步存储器接口和同步存储器

    千次阅读 2011-11-14 16:32:31
    http://hi.baidu.com/lisuo/blog/item/9495940afd213e1794ca6b7d.html ... 存储器接口类型可分为: 异步存储器接口和同步存储器接口两大类型。  异步存储器接口类型是最常见的,也是我们最熟知的,MCU一般均采

    http://hi.baidu.com/lisuo/blog/item/9495940afd213e1794ca6b7d.html

    http://forum.eet-cn.com/FORUM_POST_10012_1200027579_0.HTM

    存储器接口类型可分为:

    异步存储器接口和同步存储器接口两大类型。
            异步存储器接口类型是最常见的,也是我们最熟知的,MCU一般均采

    用此类接口。相应的存储器有:SRAM、Flash、NvRAM……等,另外许多

    以并行方式接口的模拟/数字I/O器件,如A/D、D/A、开入/开出等,也采

    用异步存储器接口形式实现。
            同步存储接口相对比较陌生,一般用于高档的微处理器中,TI DSP中只

    有C55x和C6000系列DSP包含同步存储器接口。相应的存储器有:同步静

    态存储器:SBSRAM和ZBTSRAM,同步动态存储器:SDRAM,同步FIFO

    等。SDRAM可能是我们最熟知的同步存储器件,它被广泛用作PC机的内存


    C2000、C3x、C54x系列DSP只提供异步存储器接口,所以它们只能与异步

    存储器直接接口,如果想要与同步存储器接口,则必须外加相应的存储器控

    制器,从电路的复杂性和成本的考虑,一般不这么做。C55x、C6000系列

    DSP不仅提供了异步存储器接口,为配合其性能还提供了同步存储器接口。

    C55x和C6000系列DSP的异步存储器接口主要用于扩展Flash和模拟/数字

    I/O,Flash主要用于存放程序,系统上电后将Flash中的程 序加载到DSP片

    内或片外的高速RAM中,这一过程我们称为BootLoader同步存储器接口主

    要用于扩展外部高速数据或程序RAM,如SBSRAM、 ZBTSRAM或SDRAM

    等。
            如何设计DSP系统的外部存储器电路,即DSP如何正确地与各种类型

    的存储器芯片接口。是存储器设计中的难点。另外,在DSP外部存储器电路

    设计中经常会遇到下列一些问题:


    1. DSP提供的外部存储器接口信号与存储器芯片所需要的接口信号不完全一

    致,某些DSP支持多种数据宽度的访问,如8/16/32位数据宽度等,存储

    器电路中如何实现?

    2. 数据线、地址线在PCB布线时,为了走线方便,经常会进行等效交换,哪

    些存储器可以作等效交换、哪些不行?

    异步存储器:Flash

            对于flash,读操作与SRAM相同,擦除和写入操作以命令序列形式给出

    ,厂商不同,命令序列可能稍有不同写入命令序列后,Flash自动执行相应

    操作,直到完成,随后自动转为读状态。在完成相应操作前,读Flash得到

    操作是否完成的状态信息,而非存储单元数据.
    对于flash,因为擦除跟写入操作以命令序列形式给出,可以对进行编程,包

    括两种方式:

    1、在线,load2段程序,把要烧写的程序当作文件写入到Flash中。
    2、离线,通过JTAG烧写。
            3.3V、16位宽度的、工业标准Flash有4种,它们的引脚兼容,均为48

    引脚的TSOP封装。在PCB布线时,以最大容量1M×16位Flash布线,则可

    根据容量需要安装任何一种Flash。Flash的数据线和地址线不可以等效交换

    。考虑BootLoader,Flash应定位于特殊的位置,设计时应参考相应器件的

    数据手册。
    1、VC33,Flash应定位在PAGE0的1000H、或PAGE1的400000H、或

    PAGE3的FFF000H,可支持8/16/32位数据宽度。
    2、C54x系列DSP,Flash应定位在数据存储空间的8000H~FFFFH,可支

    持8/16位数据宽度
    3、C55x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间的200000H,C5509只支

    持16位宽度,而C5510可支持8/16/32位数据宽度。
    4、C620x/C670x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间,大小为64K字

    节,支持8/16/32位数据宽度,只能是Little Endian格式。
    5、C621x/C671x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间,大小为1K字节

    ,支持8/16/32位数据宽度,可以是Little Endian格式,也可以是Big

    Endian格式。
    6、C64x系列DSP,Flash应定位在EMIFB的CE1存储空间,大小为1K字节

    ,仅支持8位数据宽度,可以是Little Endian格式,也可以是Big Endian格式


            常用的Flash:SST39VF400A-70-4C-EK,256K×16位、3.3V、70ns。

    SDRAM

            SDRAM,即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC

    电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占

    有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与

    系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同

    规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,

    比如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作

    。与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等

    待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲周

    期有数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3

    伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存

    上,在显存上也较为常见。


    SDRAM工作过程:
    1.   上电稳定后经过8个刷新周期,进入模式寄存器设置(MRS),确定芯

    片的工作模式,CL,BL,突发传输方式。
    2.   行有效,同时进行了片选和BANK选择工作。CS RAS有效 CAS WE无

    效,地址线和BA上选择相应的BANK和行(有些文档中将这两种都归为地址

    线,BA为地址的最高位)。
    3.   列读写,当行有效后,选择需要的列进行读或写操作,CAS有效,RAS

    无效,地址线上为列地址,WE信号决定了究竟是读还是写操作。


    SDRAM中的一些重要知识:
    1.   tRCD,RAS到CAS的延迟,也就是说当行有效后不能在下一个时钟周期

    就进行读写操作,而是要等待一定的时间,这个时间就是tRCD,一般为2个

    或3个时钟周期。
    2.   CL,读取潜伏期,读取过程中当CAS到达后并不能马上将数据输出到IO

    总线上,而是要经过一定的时间,这个时间就是CL,它是由于信号要经过

    放大等处理造成的,它的数值可以在MRS中改变,单位是芯片时钟周期。
    3.   写入操作是没有任何延迟的,在CAS发出后数据就可以发出SDRAM
    4. 利用设置BL可以连续传送一组数据而不需要给出相应的地址只要给出第

    一个数据的地址就可以了。
    5.   预充电过程,当选择同一BANK的不同行的时候就要进行预充电操作,

    一般为2个时钟周期。
    6.   刷新过程分两种,一种是自动刷新还有一种是自刷新。提高SDRAM效率

    必须要尽量减少以上提到的各种时间造成数据的延迟


    抛开型号不同,同步与异步的最大差别是硬件电路上有无缓存,而不是一个

    周期内完成存储。
    同步是指依次将数据写入内存,异步是指经过缓存后,在指定时间(也可以

    需要时)写入内存。
    一种电路硬件实现的异步,如你所说,按照固定时间周期非一个时钟周期写

    入的;另外就是需要时写入的,没有时间周期。
    例如,个人计算机北桥连接的CPU-内存,直接写入;Cache的写入则是需

    要时写;而DRAM则是按照固定时序写入。

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  • 同步异步存储器

    2013-08-08 09:32:00
    1.SSRAM 是synchronous static random access memory 的缩写,即同步静态随机存取存储器。 ①同步是指Memory工作需要步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;随机是指数据不是线性依次存储,而是由指定...

     

    1.SSRAM 是synchronous static random access memory 的缩写,即同步静态随机存取存储器。
       ①同步是指Memory工作需要步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;随机是指数据不是线性依次存储,而是由指定地址进行数据读写。
    对于SSRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它控制信号均于时钟信号相关。这一点与异步SRAM不同,异步SRAM的访问独立于时钟,数 据输入和输出都由地址的变化控制。

        ②SRAM是英文Static RAM的缩写,它是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不像DRAM内存那样需要刷新电路,每隔一段时间,固定要对DRAM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。

    2. SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存取存储器,同步是指Memory工作需要步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;随机是指数据不是线性依次存储,而是由指定地址进行数据读写。
      SDRAM从发展到现在已经经历了四代,分别是:第一代SDR SDRAM,第二代DDR SDRAM,第三代DDR2 SDRAM,第四代DDR3 SDRAM.
      第一代与第二代SDRAM均采用单端(Single-Ended)时钟信号,第三代与第四代由于工作频率比较快,所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。

    转载于:https://www.cnblogs.com/kalo1111/p/3245056.html

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  • FPGA同步和异步电路

    千次阅读 2018-07-21 09:33:06
    异步电路和同步时序电路的区别异步电路: 电路核心逻辑有用组合电路实现; 异步时序电路的最大缺点是容易产生毛刺; 不利于器件移植; 不利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。 同步时序电路...


     

    在学习一门技术之前往往应该从它的编程语言入手,比如学习单片机时,往往从汇编或者C语言入门。所以不少开始接触FPGA的开发人员,往往是从VHDL或者Verilog开始入手学习的。但小编认为,若能先结合《数字电路基础》系统学习各种74系列逻辑电路,深刻理解逻辑功能,对于学习HDL语言大有裨益,往往会起到事半功倍的效果。

    当然,任何编程语言的学习都不是一朝一夕的事,经验技巧的积累都是在点滴中完成,FPGA设计也无例外。下面继续分享一些FPGA经验。

    FPGA中的Block RAM:

    3种块RAM结构,M512 RAM(512bit)、M4K RAM(4Kbit)、M-RAM(64Kbit)。

    M512 RAM:适合做一些小的Buffer、FIFO、DPRAM、SPRAM、ROM等;

    M4K RAM: 适用于一般的需求;

    M-RAM: 适合做大块数据的缓冲区。

    Xlinx 和 LatTIce FPGA的LUT可以灵活配置成小的RAM、ROM、FIFO等存储结构,这种技术被称为分布式RAM。

    补充:但是在一般的设计中,不提倡用FPGA/CPLD的片内资源配置成大量的存储器,这是处于成本的考虑。所以尽量采用外接存储器。

    善用芯片内部的PLL或DLL资源完成时钟的分频、倍频率、移相等操作不仅简化了设计,并且能有效地提高系统的精度和工作稳定性。

    异步电路和同步时序电路的区别。

    异步电路:

    电路核心逻辑有用组合电路实现;

    异步时序电路的最大缺点是容易产生毛刺;

    不利于器件移植;

    不利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。

    同步时序电路:

    电路核心逻辑是用各种触发器实现;

    电路主要信号、输出信号等都是在某个时钟沿驱动触发器产生的;

    同步时序电路可以很好的避免毛刺;

    利于器件移植;

    利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。

    同步设计中,稳定可靠的数据采样必须遵从以下两个基本原则:

    (1)在有效时钟沿到达前,数据输入至少已经稳定了采样寄存器的Setup时间之久,这条原则简称满足Setup时间原则;

    (2)在有效时钟沿到达后,数据输入至少还将稳定保持采样寄存器的Hold时钟之久,这条原则简称满足Hold时间原则。


    版权所有权归卿萃科技 杭州FPGA事业部,转载请注明出处

    作者:杭州卿萃科技ALIFPGA

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  • NAND Flash的同步异步

    2021-06-11 09:02:58
    同步异步SDR与DDRSyncAsyncONFIToggle闪存的同步异步 SDR与DDR     SDR(single data rate),写数据使用上升沿或下降沿来触发。因为只用上升沿或下降沿,对信号的准确性要求较低。  ...

    SDR与DDR

        SDR(single data rate),写数据使用上升沿或下降沿来触发。因为只用上升沿或下降沿,对信号的准确性要求较低。
        DDR(double data rate),写数据时通过MCU来控制DQS信号跳边沿来触发(即上升沿和下降沿均触发),所以对信号的准确性要求较高,(同步)可以通过增加同步时钟信号来提高信号的准确性,如ONFI2.0时代的DDR就是使用了此方式。(异步)另外还可以通过差分信号来提高信号准确性,如Toggle下的DDR,ONFI3.0/4.0下的DDR也都支持DQS差分信号来进行DDR操作。

    Sync和Async

        Sync模式是指Flash操作时需要一个原时钟来对锁存信号进行同步,提高信号采集的准确性。因为使用另外一个源时钟信号来进行同步,所以对Flash的品质要求较高,如果信号不稳定,很容易导致源时钟信号与锁存信号不对应,导致数据采样不准确。Sync模式的Flash一般支持Async,当品质不达标时,便采用Async模式操作。
        Async,即不需要时钟信号来进行同步,数据通过WEN/REN来锁存。未使用DDR的时候,Async的方式的操作效率是比Sync效率低。因为Sync模式有时钟同步,信号较准确,所以可以提高采样率。Async模式为了提高效率,所以必须采用某种方式提高信号准确性。这个时候采用了差分信号,大幅提升了信号的准确性,为此采用了DDR模式采样数据。

    ONFI和Toggle

        NFI(Open Nand Flash Interface),由Hynix、Inter、Micron、Phison、Sony、Spansion于2006年共同创建的一个Nand Flash的接口标准,并于当年发布了ONFI1.0标准,支持SDR。ONFI2.0时增加NV-DDR,支持DDR操作,不过是使用同步时钟来控制的。ONFI3.0时,增加NV-DDR2,ONFI4.0时增加了NV-DDR3。NV-DDR2和NV-DDR3都是支持DQS差分信号而不用同步时钟的。并且ONFI接口都是同步向前兼容的。但是接口间的转换只支持如下几种:(详见ONFI Spec)

    • SDR to NV-DDR
    • SDR to NV-DDR2
    • NV-DDR to SDR
    • NV-DDR2 to SDR

    ONFI 1.0制定于2006年12月,内容主要是置顶闪存的物理接口、封装、工作机制、控制指令、寄存器等规范,增加对ECC的支持,传输带宽从传统的Legacy接口的40MB/s提升到50MB/s,性能提升幅度不大,不过其主要目的还是同意闪存接口规范,减轻产品厂商的开发压力。
    ONFI 2.0标准诞生于2008年2月,2.0标准将带宽速度提高到133MB/s以满足高速设备对闪存性能的需求,在该版本中,主要是通过两项技术来提高传输速度。第一项就是在DRAM领域里常用的DDR(Double Data Rate,双倍数据率)信号技术。第二项是使用源同步时钟来精确控制锁存信号,使其能够达到更高的工作频率。
    ONFI 2.1标准于2009年1月发布,带宽提升到166MB/s和200MB/s(工作模式不同速度不同),8KB page数据传输延时降低,改良电源管理降低写入操作能耗,加强ECC纠错能力,新增“Small Data Move”与“Change Row Address”指令。
    ONFI 2.2发表于2009年10月,增加了LUN(逻辑单元号)重置、增强页编程寄存器的清除和新的ICC测量和规范。LUN重置和页编程寄存器清除提升了拥有多个NAND闪存芯片设备的处理效率,ICC规范则简化了下游厂家的测试程序。
    ONFI 2.3在2010年8月的闪存峰会上发布,在2.2标准的基础上加入了EZ-NAND协议。EZ-NAND是Error Zero NAND的简写,这一协议将NAND闪存的纠错码管理由主控芯片中转移到闪存自身,以减轻主控芯片负担。
    2018年3月ONFI 3.0规范发布,接口带宽提升到400MB/s,需求的针脚数更少让PCB走线更加方便,从目前披露的资料来看,ONFI 3.0采用更短的信道、更宽的信号间距,并加入片内终止技术,使其传输带宽能够达到400MB/s。

        Toggle,是Samsung和Toshiba以DDR为基础制定的Flash接口标准,是为了对抗ONFI的标准。Toggle1.0对应DDR1,Toggle2.0对应DDR2。Toggle接口的Flash一般也支持切换到Legacy接口(即SDR,和ONFI1.0是相同的)。Toggle接口Flash一般启动时是Legacy Mode,需要设置才能进入Toggle Mode(DDR1/DDR2),同样在Toggle模式下也可以设置命令序列进入Legacy Mode(SDR)。
        除了ONFI2.0时的NV-DDR1是需要同步时钟外,其他接口下都是Async模式。所以我们常说从DDR模式切换到Async模式是不太准确的说法。应该说切换到Legacy Async、Traditinal Async或是SDR模式。

    2010年6月三星与东芝开始投产符合Toggle DDR 1.0接口标准的NAND闪存,Toggle DDR NAND采用双向DQS信号控制读写操作,信号的上升与下降沿都可以进行资料的传输,能使传输速度翻倍,接口带宽为133MB/s,而且没有内置同步时钟发生器(即NAND还是异步设计),因此其功耗会比同步NAND更低。
    在这里插入图片描述
    2010年8月,最新的Toggle DDR 2.0接口标准发布,传输带宽上升到400MB/s,目前网上关于此标准的详细消息还不多,不过可以可以确定的是技术指标与ONFI 3.0是类似的。
    在这里插入图片描述

    闪存的同步与异步

        闪存的同步与异步模式,其实是在ONFI 2.0标准中新加入的特性(ToggleDDR不存在同步闪存的情况,均为异步设计,但性能仍然强悍),ONFI 2.0标准在NAND中加入了同步时钟发生器,主控可以通过发送同步指令激活闪存上的同步时钟信号,使闪存工作在同步模式 ,此时闪存的数据传输速率会大幅度提升,异步模式相当于ONFI 1.0,闪存的带宽为50MB/s,而同步模式下闪存至少也符合ONFI 2.0,闪存带宽可达到133MB/s以上。
        实际上同步与异步闪存都是同一生产线上下来的,颗粒品质的优劣才产生了这样的区别。比如英特尔29F64G08AAME1颗粒属于异步闪存,而英特尔29F32B08JCME2则支持同步/异步模式,又如镁光的29F64G08CBAAA是异步闪存,而29F64G08CBAAB颗粒支持同步/异步模式。
        开机时SSD是运行在异步模式的,只有当主控发送同步指令给闪存后,才激活闪存上的源同步时钟,然后针脚定义发生改变,激活DQS信号, 让其工作在同步模式,并将异步模式下的WE#信号变为CLK信号,RE#变为W/R信号,同步模式下DQS信号的上升沿与下级沿都能控制信号的传输,使传输速度翻倍

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  • 异步FIFO存储器的设计

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    千次阅读 2018-07-31 13:17:55
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空空如也

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同步存储器和异步存储器区别