用低成本FPGA解決高速存儲(chǔ)器接口挑戰(zhàn)

圖1顯示了典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在10Gbps，一個(gè)讀寫比為1000:1的地址查找可很容易地在DDR SRAM中得到處理。連接列表管理、流量修整、統(tǒng)計(jì)收集任務(wù)通常具有平衡的1:1讀寫比，需要較高性能的QDR SRAM。另一方面，較大的緩沖存儲(chǔ)器一般在DDR SDRAM中實(shí)現(xiàn)。作為DRAM的替代，SDRAM同步存儲(chǔ)器訪問的處理器時(shí)鐘用于快速數(shù)據(jù)傳輸。達(dá)到快速是因?yàn)镾DRAM允許存儲(chǔ)器的一個(gè)塊被存取，而另一個(gè)塊準(zhǔn)備被存取。與DRAM不同，SDRAM采用流動(dòng)電流而不是存儲(chǔ)電荷，除去了連續(xù)刷新的需要。

圖2：LatticeEC FPGA中的專用DQS電路。

兩個(gè)新的競(jìng)爭(zhēng)者進(jìn)入了高精度存儲(chǔ)器舞臺(tái)?？焖僦芷陔S機(jī)存取存儲(chǔ)器(FCRAM)改進(jìn)了性能，它采用了流水線操作和隱蔽的預(yù)充電技術(shù)以減少隨機(jī)存取周期時(shí)間，高度分段的存儲(chǔ)器核減少了功耗。存儲(chǔ)器核分段為較小的陣列，這樣數(shù)據(jù)可以被很快地存取并改進(jìn)執(zhí)行時(shí)間。這些特征使得FCRAM被理想地用作緩沖存儲(chǔ)器，用于諸如交換、路由和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。時(shí)延減少的DRAM(RLDRAM)提供SRAM類型的接口以及非多路復(fù)用的尋址。RLDRAM II技術(shù)提供最小時(shí)延并可減少行周期時(shí)間，這些特征很適用于要求關(guān)鍵響應(yīng)時(shí)間和快速隨機(jī)存取的應(yīng)用，例如下一代10Gbps以及更加高速的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

存儲(chǔ)器控制器的挑戰(zhàn)

目前存儲(chǔ)器接口經(jīng)常要求時(shí)鐘速度超過200MHz以滿足線卡和交換卡的吞吐量要求，這是FPGA架構(gòu)的主要挑戰(zhàn)。PLL是基本的允許控制時(shí)鐘數(shù)據(jù)關(guān)系的部件。

下一代存儲(chǔ)器控制器工作在HSTL或SSTL電壓。低電壓電平的擺動(dòng)是需要的，以便??持存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器控制器的輸入輸出的高速數(shù)據(jù)操作。對(duì)于高速SRAM存儲(chǔ)器來說，HSTL是實(shí)際的I/O標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于高速DDR SRAM存儲(chǔ)器，SSTL是實(shí)際的I/O標(biāo)準(zhǔn)。

高速差分I/O緩沖器和專用電路的組合能夠在高帶寬下進(jìn)行無縫讀寫操作，傳統(tǒng)上這屬于高級(jí)FPGA的領(lǐng)域。LatticeEC FPGA改變了那個(gè)慣例，通過低成本FPGA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高帶寬存儲(chǔ)器控制器。

表1：為用于高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的存儲(chǔ)器綜合比較。
DDR存儲(chǔ)器控制器的支持