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作者：賽普拉斯半導體存儲器產品部門 資深主任應用工程師Jayasree Nayar
對于網絡應用來說，選擇合適的同步SRAM是至關重要的，因為網絡應用需要增加帶寬來達到更好的系統性能。系統設計人員需要明白不同種同步SRAM技術的特色和優勢，從而可以為他們的應用選擇正確的同步SRAM存儲器。
選擇合適同步SRAM的重要因素包括：密度，反應時間，速度，讀寫比率，以及功耗。了解了這些因素如何影響性能，可靠性和價格，設計人員就可以為他們的應用選擇最佳的同步SRAM。
同步SRAM有如下分類：
圖1：同步SRAM種類
Std.Sync: 標準同步
FT: Flow Through
PL:Pipelined
SCD: 單周期取消片選Single Cycle Deselect
DCD: 雙周期取消片選Double Cycle Deselect
QDR: 四倍速Quad Data Rate
DDR: 雙倍速Double Data Rate
標準同步SRAM
標準同步SRAM通常用于工業電子，儀器儀表，和軍事應用。其經常用作數據緩存(臨時存儲)，可以通過其高速、單倍速(SDR)接口隨機存取。標準同步 Burst SRAM對于受控讀寫操作來說是很理想的。客戶可以選擇Flow-through 或Pipelined結構，線性和交叉存取burst模式，也就是SCD和DCD。
Flow-through SRAM:Flow-through器件在輸入端有一個寄存器。在時鐘上升沿，捕獲器件的地址和控制。在讀操作時，允許請求的數據流入器件輸出端，因此在第一個周期會讀出數據。在寫操作時。地址，控制和數據在同一個時鐘上升沿捕獲。
Pipelined SRAMs: Pipelined 和flow-through SRAM的區別是，pipelined器件在輸入和輸出端都有一個寄存器。在讀操作時，數據可以流入pipeline器件輸出寄存器。在下一個時鐘周期，數據鎖存在器件輸出端。這和flow-through器件有所區別，這是因為從pipelinedSRAM 出來的數據會比flow-through的晚一個周期。然而，pipeline器件可以工作在比flow-through器件更高的頻率，因為訪問會有幾個周期的中斷。pipeline器件的寫操作和flow-through器件相同。
Pipelined SRAM包括單周期取消片選(SCD)和雙周期取消片選(DCD)兩種類型。這決定了在器件取消片選以后需要多長時間使數據總線進入三態。三態定義為傳輸線設為高阻狀態。
●單周期取消片選(SCD)：I/O總線在片選結束一個周期后進入三態。
●雙周期取消片選(DCD)：I/O總線在片選結束兩個周期后進入三態。
總體來說，pipelined SRAM可以比flow-through SRAM工作在更高的頻率上。
在反應時間很重要的應用中，flow-through器件更合適，如果速度更重要，那么pipeline器件更合適。
如果系統的讀/寫比率為1:1，那么標準同步的Flow-through 和Pipelined SRAM就都不合適了，NoBL SRAM更合適。
NOBL/ZBT SRAM
無總線延時(NoBL- No Bus Latency) SRAM在網絡和通信系統和測試設備中很常見。和標準同步Burst SRAM極為類似，NoBL SRAM也有flow-through 和pipelined SDR(單倍速)結構。在burst模式下，設計人員可以選擇線性和交叉burst模式
NoBL Burst SRAM特別針對避免讀寫操作切換時總線浪費而設計的。這種器件還有另外一個名字-零總線轉向 (ZBT- Zero Bus Turnaround)。NoBL結構避免了讀寫之間的等待周期，從而使I/O總線利用率可以接近100%。在某些系統中，可以顯著提高帶寬。標準同步 SRAM和 NoBL SRAM都有公用I/O結構。標準同步SRAM在高速緩存或者讀寫可控應用中很有效。NoBL SRAM更適用于讀寫經常切換的情況下，因為它可以避免讀寫切換時的延時。
QDR SRAM
下面我們介紹一下QDR系列器件。這個系列包括QDR和QDRII。
QDR由QDR組織開發。這個組織制定了數據手冊，封裝，QDR性能標準，因此設計人員可以從不同的供應商購買。
QDR是指四倍速(Quad Data Rate)，QDR組織定義了QDR SRAM產品，最初是為了網絡和通訊市場設計的。QDR SRAM和NoBL SRAM類似，但結構上有很大增強，例如雙倍速I/O,專門的讀寫端口可以避免總線爭用。QDR還有 HSTL電平以及可編程輸出阻抗設置。QDR有單獨并獨立的輸入和輸出，這就意味著用戶可以同時進行讀寫操作。之所以叫四倍速是因為在任何周期，都可以兩組數據讀出兩組數據讀入QDR器件。
QDR SRAM用于網絡應用，讀寫基本保持平衡，例如包緩存，靜態列表，流量狀態，日程安排。QDR SRAM最大的時鐘頻率是167MHz，1周期讀延時，現有工業級標準165 BGA封裝。
QDRII SRAM
QDRII SRAM 在操作上和QDR SRAM類似，但性能有所提升。QDRII SRAM包括兩個源同步，自由運行回應時鐘(CQ/CQ)，可以很容易捕獲數據。QDRII SRAM還支持1.5V HSTL接口。應用和QDR SRAM相同。然而，QDRII SRAM速度可以達到333MHz，1.5周期讀延時，burst長度為2和4，現有工業級標準165 BGA封裝。
DDR SRAM
QDR組織還定義了DDR SRAM，其類似于傳統的同步Burst SRAM產品，但是有雙倍速I/O.和傳統同步Burst SRAM相同，他們應用于讀操作比較多的應用中，例如，網絡通信應用中的包查找，包分級。
DDRII SRAM
DDRII SRAM的操作類似于DDR SRAM，但是性能有所提升。DDRII SRAM包括兩個源同步，自由運行回應時鐘(CQ/CQ)，可以很容易捕獲數據。DDRII SRAM還支持1.5V HSTL接口。應用和DDR SRAM相同。DDRII SRAM速度可以達到333MHz，1.5周期讀延時，burst長度為2和4，現有工業級標準165 BGA封裝。
DDRII SIO SRAM
DDRII SIO SRAM類似于DDRII CIO SRAM，但是有兩個獨立的端口：讀端口和寫端口都可以訪問存儲器陣列。讀端口有數據輸出支持讀操作，寫端口有數據輸入支持寫操作。DDR II SIO SRAM完全避免了公用I/O設備數據“轉向”的問題。DDR II SIO有獨立的輸入和輸出總線，因此和QDRII很類似。唯一的區別是DDRII SIO每個周期只能處理一個操作。另外，由于某個時刻只有一個總線在用，因此總線利用率為50%。
QDRII+ SRAM
QDRII+SRAM操作上和QDRII SRAM類似，但提升了性能。在QDRII+器件中沒有冗余數據輸入時鐘(C & /C)，它有一個握手信號(QVLD)代替，這個握手信號當數據變為有效時會有指示，因此簡化了數據捕獲。設計人員還可選擇可編程ODT (On Die Termination)的QDRII+產品。QDRII+SRAM最大速度為550MHz，2或2.5周期讀延時，burst長度為2和4，現有工業級標準165 BGA封裝。
DDRII+ SRAM
DDRII+SRAM操作上和DDRII SRAM類似，但提升了性能。在DDRII+器件中沒有冗余數據輸入時鐘(C&/C)，它有一個握手信號(QVLD)代替，這個握手信號當數據變為有效時會有指示，因此簡化了數據捕獲。設計人員還可選擇可編程ODT (On Die Termination)的DDRII+產品。ODT特性在寫周期時開啟，在讀周期時關閉，從而可以節省功耗。DDRII+SRAM最大速度為 550MHz，2或2.5周期讀延時，burst長度為2和4，現有工業級標準165 BGA封裝。
DDRII+ SIO SRAM
DDRII+ SIO SRAM類似于DDRII+ CIO SRAM，但是有兩個獨立的端口：讀端口和寫端口都可以訪問存儲器陣列。讀端口有數據輸出支持讀操作，寫端口有數據輸入支持寫操作。DDR II+ SIO SRAM完全避免了公用I/O設備數據“轉向”的問題。
QDR和QDRII/QDRII+ 可以使讀寫操作平衡的系統更優化:
●包存儲
●鏈接表
●查找表
●統計表存儲
●y
DDR 和DDRII/DDRII+ 專門應用于數據流操作或讀/寫不平衡的系統:
●2級緩存
DDRII/DDRII+ 分立I/O專門應用于1地址/時鐘2-word burst的系統中。
再次強調一下，QDR 和QDRII/II+適用于讀寫平衡的系統，例如查找表和統計表存儲。
如果需要高速緩存，DDR 和DDRII/II+更適合。
如果用戶傾向于QDR結構，但地址總線不支持QDR接口,那么DDR分立IO將是最好選擇。
存儲器選擇：關鍵因素
選擇同步SRAM存儲器的首要因素是數據帶寬。表一列出了上述討論過的不同種同步SRAM的帶寬。為了計算方便，使用的是最大時鐘頻率和x36總線寬度。
表 1: 同步SRAM 帶寬概覽
另一個同步SRAM的選擇因素是功耗。QDR/DDR器件的功率消耗比標準同步SRAM要低，因為供電電壓低。決定存儲器選擇的其他因素如表2所示：
表2：存儲器選擇概覽
注：QDRII+ 和DDRII+可以提供帶活不帶ODT (On-Die Termination)
現在有很多種同步SRAM。了解了存儲器種類之間的不同，系統設計人員就可以為他們的應用選擇恰當的同步存儲器。
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