越來越多的嵌入式和物聯網設備需要比使用嵌入式閃存或 SRAM 在片上經濟地實現更多的程序存儲器。對于這些設計，越來越多的設計轉向就地執行 （XiP） 操作，其中代碼直接從外部 NOR 閃存設備執行，這樣可以實現系統的可擴展性。

大多數設計人員通常會為其 XiP 系統選擇四通道串行外設接口 （SPI） 存儲器，因為它是成本最低的選擇。但是，根據具體應用，設計人員在使用 Quad 器件時可能無法滿足性能要求。

他們可以通過進行軟件優化來解決這個問題，但這樣的改變往往需要軟件團隊花費數周甚至數月的時間來優化設計，即便如此，優化仍然可能不夠。最終可能有必要從設計中消除特征。另一種選擇可能是提高處理器的時鐘速度以實現必要的性能，但這可能會帶來收益遞減并增加系統能耗和潛在的電池尺寸，從而增加成本。當然，有些設計的處理器已經以最大時鐘速度運行，在這種情況下，可能需要升級到更快、更昂貴的處理器。

設計人員應該考慮的一個選項是從四路 SPI 設備轉移到八路 SPI 設備以進行設計。雖然此舉不會對所有應用程序產生巨大影響，但有些應用程序將受益匪淺。在那些對閃存性能敏感的應用程序中可以看到這種優勢。

預測這一點的簡單方法是查看 SPI 總線上的流量。如果您的應用程序大部分時間都在緩存之外運行，那么您將不會在總線上看到很多事務。當您開始看到總線的大量流量/高利用率時，您就會知道它更依賴于閃存。如果總線利用率很高，那么切換到像 Adesto 的 EcoXiP 這樣的八通道設備的收益是相當可觀的。最終，這可以轉化為顯著的能源和成本節約。

我們使用邏輯分析儀測量四通道模式下的 SPI 總線利用率，以了解它與切換到八通道器件時的系統加速有何關聯。我們運行 CoreMark 基準測試，通過以固定的時間間隔（緩存失效）清除緩存內容，在總線上產生更多/更少的流量。這些緩存失效旨在模擬任務切換和中斷頻繁的實時系統場景。通過使間隔越來越短，我們增加了公共汽車上的交通量。

您可以看到，在某些區域，Quad 和 Octal 性能之間的差異并沒有那么大，但隨后會向上擺動。在這一點上，值得考慮轉向八進制設備。當應用程序展示 60% 或更高的 SPI 總線利用率時，您會看到好處。

在許多系統中，功率是一個重要的考慮因素。我們希望確保使用八進制設備可以獲得的額外性能不會與更高的系統級功耗進行權衡。我們使用相同的設置來測量 NXP i.MX RT1050 MCU 在 eXecute-in-Place 模式下運行時的功耗。我們使用相同的技術以固定的時間間隔注入緩存失效，并測量了 MCU 和閃存的功率。下圖顯示，在我們測試的所有場景中，Octal EcoXiP 比傳統的 Quad 設備更節能。EcoXiP 在每種情況下每 mW 提供更多的 CoreMarks。有趣的是，EcoXiP 的功率優勢隨著更嚴格的工作負載而增加，這些工作負載有更多的緩存未命中，因此 SPI 總線上的流量也更多。

如果您使用的是 NXP i.MX RT1050 之類的設備，您可以輕松地將您的 Quad 設備更換為 Octal 設備，因為該芯片經過巧妙的架構設計以支持兩者。

審核編輯：郭婷