Xilinx A7芯片内部独立于逻辑单元的专用存储器

时间:2025-05-01  作者:Diven  阅读:0

上一篇中提到了SLICEL和SLICEM都可用作ROM,后者还可以作为分布式RAM(Distribute RAM,DRAM)。本篇主要的是块状Memory(Block Memory),实际上就是FPGA内部独立于逻辑单元的专用存储器,更像是硬核。

Xilinx A7芯片内部独立于逻辑单元的专用存储器

基本结构

如下图所示,一个Block Memory的大小为36KB(RAMB36E1),由两个独立的18KB BRAM(Block RAM,RAMB18E1)组成。因此一个36K的Block Memory可配置成4中情形:

全部用于配置成36KB的BRAM;

全部用于配置成36KB的FIFO;

配置成18KB的BRAM和18KB的BRAM;

配置成18KB的BRAM和18KB的FIFO;

为什么不能配置成两个18KB的FIFO呢?因为一个Block Momery中间有一个叫FIFO Logic的结构,用于生成FIFO控制信号,包括读/写地址等,由于只有1个且不能共享,所以最多只能配置一个FIFO。

BRAM与DRAM的比较

简单的来说,BRAM就是一块固定存储功能的硬核,而DRAM是由一堆SLICE拼接成,实现存储功能的单元。

尽管BRAM可支持更多功能,但并不表明BRAM在任何场合都具有优势。两者的使用如下:

BRAM一定需要时钟;DRAM可以是纯组合逻辑,即给地址马上出数据(当然上篇说了,为了提高性能,在读出的时候加上触发器更好);

BRAM有着较大的存储空间;而DRAM实现大的存储空间会消耗很多LUT资源;

较大的存储应用,建议用BRAM;零星的小RAM,一般就用DRAM。但这只是个一般原则,具体的使用得看整个设计中资源的冗余度和性能要求。

BRAM的特点

当Block Memory配置成RAM时,有三种工作模式:

读优先

写优先

保持模式

三种模式体现了当对RAM中同一地址同时进行读操作和写操作时的不同。简单的说,当同时对RAM中的同一地址进行读写时,读优先模式将读出该地址内原有的数据,写优先模式将读出当前写入该地址的数据(注意断句,意思是最终会读出的数据是先写入的数据),保持模式则保持之前读出的数据不变。

Block Memory的使用

1 配置为RAM或ROM

在Vivado的“IP catalog”中搜索“RAM”,会出现如下结果,可以看到想要生成RAM或ROM,可以选择Distributed Memory或Block Memory,即上面提到的分布式和块状存储单元。

选择“Block Memory Generator”,可以看到块存储单元可以用作RAM或ROM,具体配置就不详细展开了。

值得一提的是,在“Port A Options”选项卡中,有个Output Registers栏,可以选择Primitive Output Register和Core Output Register。其中前者位于BRAM内部,后者为CLB中的触发器。值得注意的是,在这里这两个触发器只支持同步高有效复位。这两个触发器可大大降低时钟到输出的延迟,在高速设计中,这两个触发器都使用,使用之后读操作的latency会增大为3个时钟周期。

配置为FIFO

Block Memory中的BRAM还可配置为FIFO(同步或异步),同时提供专用的FIFO Logic用于生成FIFO的控制信号和状态信号。使用专用的FIFO Logic的FIFO称为build-in FIFO。Vivado提供了IP:FIFO Generator,即可以将BRAM配置为build-in FIFO,也可以采用CLB资源生成FIFO控制逻辑,并结合BRAM构成FIFO。

对于7系列FPGA内部未使用的18KB BRAM,Vivado通过Power Gating技术不会对其进行初始化,从而可以有效降低功耗。

猜您喜欢

坩埚是在高温环境下使用的重要器具,应用于冶金、化工、陶瓷等领域。其主要优势体现在以下几个方面。坩埚具有优异的耐高温性能,能够承受极高的温度而不变形或破裂,确保在...
2010-02-14 00:00:00

可调电容和变容二极管是电子元器件。在电路中起着重要作用。很多人常常搞混这两者。本文将详细介绍的区别。定义不同可调电容是电容器的。的电容量可以调节。变容二极管则是...
2025-03-27 19:01:07

自从商业上可行的 FPGA 出现以来,嵌入式设计人员就已经实现了异构架构。最初,FPGA 主要用作处理系统、外设和 I/O 之间接口的粘合逻辑。但随着 FPGA...
2022-08-25 09:41:00


圆形连接器是应用于电子和电气设备中的连接器,其外形呈圆形,通常由插头和插座组成。这种连接器的设计使得其在连接和断开时更加方便,且具备良好的抗干扰能力。圆形连接器...
2010-08-06 00:00:00

焊接面罩是焊接作业中不可少的重要防护装备,主要作用是保护焊工的面部和眼睛免受高温、强光和有害气体的伤害。在焊接过程中,产生的强光和紫外线会对眼睛造成严重损害,甚...
2015-06-11 00:00:00

贴片电阻上的「4531」并不是阻值,而是表示它的尺寸。4531代表的是英制尺寸,即0.4英寸长,0.5英寸宽,也就是40mil x 50mil。转换成公制单位,...
2024-11-26 11:29:29

工业测温和温度控制领域,铂电阻和热电阻是两种常用的温度传感器。虽然的基本功能相似,但在工作原理、应用场景、精确度等方面存在显著的区别。本文将通过几个要点详细阐述...
2025-04-15 05:01:43

线性稳压器 (LDO) 是一种电子电路,其主要作用是将变化的输入电压转换为稳定的输出电压。无论输入电压如何波动,LDO 都能确保输出电压保持恒定,为电子设备提供...
2024-10-05 00:00:00

电容器是电子设备中常见的元件。能储存电能,用于电路中。本文将探讨电容充电的原理,帮助大家了解这个重要概念。电容的基本概念电容器是两块导体间有绝缘体的装置。能够储...
2025-03-19 14:31:38