sram是英文static ram的縮寫，它是一種具有靜止存取功能的記憶體，不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。
基本介紹
- 中文名：SRAM存儲器
- 外文名：SRAM
- 產品類型：具有靜止存取功能的記憶體
主機板的操作,主機板基本設計,選擇,市場求變新,
主機板的操作
對已完成的sram存儲器主機板進行操作。在msdos模式下啟動，利用debug指令，從d0000h開始試著進行數據的讀/寫操作。如果確認了主機板能夠正常運行，則為各份電源連線器（cn2）提供電源，去掉個人計算機的電源，損耗電流在40μa左右。重新啟動ms－dos模式，讀取剛才寫入的地址，因為能夠讀出所寫入的數據，因而可知各份電源是起到了相應的作用的。 由於從d0000h開始的領域為pc/at的擴展bios領域，所以，如果sram上事先寫入了附加頭信息等的數據，則在作業系統啟動前將被調用。在sram上安裝各種經過仔細研究的程式進行試驗，你就會有非常有趣的發現。 sram與閃速存儲器等不同，它的替換操作是非常簡單的，可以以1位元組為單位進行替換，並且不需要替換時間。一旦拔掉電池數據將丟失，因而在實施rom化之前的階段，可以進行各種各樣的實驗，這是其方便之處。
主機板基本設計
- 地址緩衝器 在提供給存儲器的sa0～sa15地址中加入緩衝器。緩衝器利用74ls244也可以，但因為741ls245布線簡單，所以通過74ls245可單向使用。
- 數據緩衝器 因為數據需要雙向進行，所以要利用74ls245進行接收。將柵極一直打開，通過對存儲器的讀信號來進行方向控制。本次我們採用將pld上存儲器的讀信號設定為只在cs1有效時才輸出的方法。
- pld（memdec） ld套用於生成對存儲器的片選、de以及we信號中。片選信號是在刷新周期以外、當地址高位（sa16～sa19）為dh（將d0000h～dffffh設定在sram主機板空間）、且bale為低電平時被選擇的。將存儲器的讀/寫信號設定為當片選和smemr/smemw有效時輸出。
- 各份電源的切換 電池各份的重點在於電源切換和片選信號的控制。本次為了簡單起見，只單純獲取vcc和電池（為cn2提供3.6v的電池）的二極體or，但需要注意二極體正向電壓降。如果電源電壓比所提供的電壓低很多，則可能發生超出操作電壓或者輸入引腳的電壓高於電源電壓的情況。
- 片選控制 為了電池備份，必須使存儲器的片選信號無效。本次我們雖然只利用ce1進行控制，但為了保持較低的損耗電流，必須使ce1可保持與電源電壓相近的值（cy62l28為vcc-0.2v以上）。為了進行片選控制，將利用作為電源監視ic的adm708（模擬器件）和74hc系列的cmos門組成電路。 adm708本來是cpu用於生成復位信號的器件，這種用於電源監視的ic具有幾個種類，還包括用於sram的電池各份的電源切換電路及內置片選控制功能的ic。利用這種ic的電路雖然非常簡單，但器件的價格有些高，這是其缺點所在。我們本次利用的adm708引腳配置以及內部框圖如圖1所示。電源的切換關鍵在於電源電壓下降到何種程度才能使之成為忽略主機信號的各份狀態，由個別零部件進行這樣的控制是相當麻煩的。圖1 adm708的引腳配置與框圖從框圖上可以明白，adm708內部具各4.40v和1.25v的生成電路，4.40v的生成電路與vcc相比較，增加了一個復位生成電路。當電源電壓低於4.40v時，reset/reset信號有效（reset為高電平，reset為低電平）。 電路的操作如圖2所示。因為vcc自身將逐漸降低，而reset方面的輸出電壓也將隨之一塊降低，為此我們這次將利用reset的輸出。當電源電壓超出adm708的操作範圍時，為了確保低電平而增加下拉電阻，由74hc14的施密特觸發器的柵極接受。74hc14以及下一階段的74hc32的電源引腳與sram的電源引腳公用。圖2 備份電路的操作 因此，如果adm708的reset為低電平，則74hc32的輸出引腳被強制為高電平，又因為sram的ce1無效，因而變為待機狀態。
選擇
sram（靜態隨機存取存儲器）是一種只要在供電條件下便能夠存儲數據的存儲器件，而且是大多數高性能系統的一個關鍵部分。sram具有眾多的架構，各針對一種特定的套用。本文旨在對市面上現有的sram做全面評述，並簡要說明就某些特定用途而言，哪類sram是其最佳選擇。 sram從高層次上可以劃分為兩個大類：即同步型和異步型。同步型sram採用一個輸入時鐘來啟動至存儲器的所有事務處理（讀、寫、取消選定等）。而異步型sram則並不具備時鐘輸入，且必須監視輸入以獲取來自控制器的命令。一旦識別出某條命令，這些器件將立即加以執行。 同步sram家族分類 與某一特定套用相適應的最佳sram的選擇取決於多個因素，其中包括功率限制、頻寬要求、密度以及讀/寫操作模式等。可滿足不同系統要求的同步型和異步型sram多種多樣，本文將逐一加以說明。 各種同步型sram比較 同步型sram於上個世紀80年代後期首度面市，最初是面向具有極高性能的工作站和伺服器中的第二級（l2）高速緩衝存儲器套用。進入上個世紀90年代中期之後，它又在較為主流的套用（包括個人電腦中的第二級高速緩衝存儲器）中尋覓到了自己的用武之地。自那以後，在包括高性能網路在內的眾多套用的設計中，同步型sram大行其道（在這些套用中，它們通常被用於數據緩衝器、高速暫存器、佇列管理功能和統計緩衝器）。 同步型sram又可以採用多種不同的架構。下文將對某些“主流”的器件做簡要說明。 1：標準同步型sram 標準同步型sram是被“主流套用”所接納的第一種同步型sram。這些器件雖然主要面向pc l2高速緩衝存儲器套用，但也滲透到了非pc套用領域中，比如網路、電信、數位訊號處理（dsp）以及醫療和測試設備。其中，標準同步型sram具有兩種基本格式：流水線型和直通型。兩者之間的差異是：直通型sram僅在輸入端上具有暫存器，當地址和控制輸入被捕獲且一個讀存取操作被啟動時，數據將被允許 “直接流”至輸出端。當用戶對初始延遲的重要性考慮超過對持續頻寬的考究時，人們往往優先採用直通型架構。“流水線型”同步sram同時擁有一個輸入暫存器和一個輸出暫存器。流水線型sram所提供的工作頻率和頻寬通常高於直通型sram。因此，在需求較高寬頻，而對初始延遲不是很敏感時，人們常常優先採用流水線型sram。 2：nobltm（無匯流排延遲）型sram 有些套用不允許“等待狀態”。比如網路套用中“等待狀態”有可能對性能產生嚴重的影響。為解決該問題，賽普拉斯公司推出了無匯流排延遲（nobl）型sram。nobl型sram與標準同步型sram很相似，但是擁有附加的片上邏輯電路，旨在完全消除標準同步型sram系列所需的“等待狀態”。通過消除這些“等待狀態”，此類sram能夠實現100]的匯流排利用率（絲毫不受讀/寫模式的影響）。該功能極大地改善了存儲器性能，尤其是當存在頻繁的讀/寫操作變換時。 nobl型sram也存在兩種版本：直通型和流水線型。直通型nobl sram始終具有一個單周期偏移，而nobl流水線型sram則保持了一個雙周期偏移。 3：四倍數據速率（qdrtm）型sram 儘管推出了nobl型架構並使性能較之標準同步型sram有所改善，但某些系統對性能有著更高的要求。於是，賽普拉斯、renesas、idt、nec和三星等幾家公司聯合開發出了qdr型sram。qdr架構旨在滿足那些要求低延遲且所需頻寬明顯高於nobl型架構提供能力的“高頻寬需求型”系統的需要。 qdr型sram與nobl型sram最為顯著的差異之一是前者的讀連線埠和寫連線埠是分開的。這些連線埠可獨立工作，並支持並行的讀和寫事務處理。qdr型 sram能夠以ddr傳輸速率（2倍）來支持兩項同時出現的事務處理，四倍數據速率（qdr）的名稱便是由此得來的。 qdr型sram具有兩種基本類型：即2字脈衝串和4字脈衝串。這兩種類型之間的差異在於每項事務處理過程中所支持的脈衝串長度。 4：qdr-ii型sram qdr- ii型sram與qdr型sram相似，但在性能方面進一步提升。與相同頻率的qdr型器件相比，qdr-ii型sram所產生的總數據有效視窗面積大了 35]左右。另外，qdr-ii型sram產品還比qdr型器件多了一個半延遲周期。這增加的半個時鐘周期可在對初始延遲影響極小的情況下提供高得多的頻率和頻寬。 5：ddr型sram 如果qdr型sram面向的是具有平衡讀/寫模式的套用，ddr型sram架構則主要針對那些需要進行數據流式傳輸（例如，後隨多項寫操作的多項讀操作）、且所需頻寬遠遠高於標準同步型器件或nobl型器件的套用。ddr型sram具有出眾的整體匯流排利用率以及高得多的總頻寬，性能也因此得到了最大限度的提升。 和qdr型sram一樣，ddr型sram也有兩種格式：即2字脈衝串和4字脈衝串。究竟選擇哪一種取決於所需的數據顆粒度以及存儲器的數據匯流排寬度。 各種異步型sram比較 第二大類sram為異步型sram。那些不具備時鐘輸入的sram便是異步型的。在這些器件中，讀操作和寫操作將在器件接收到指令之後立即被啟動。 採用異步型sram最大的優點之一是它們擁有長達幾十年的使用歷史並已為人們所充分了解。由於異步型sram已經面市很久了，因此許多標準處理器都包含了業已配備異步型sram接口的存儲控制器，從而最大限度地減少了所需的設計工作量。異步型sram的典型存取時間為8ns（或更長）。因此，它們一般套用於時鐘頻率為100mhz（或更低）的系統中。異步型sram可被進一步劃分為兩種主要類別：即快速異步型sram和低功耗異步型 sram（mobltm）。 1：快速異步型sram 存取時間為35ns（或更短）的異步型sram可被歸類為“快速”異步型sram。這些存儲器通常套用於老式系統中，且功耗較高（1/2w或更高是司空見慣的）。其典型套用包括老式pc l2高速緩衝存儲器、高速暫存器以及工業套用中的緩衝存儲器。 2：mobltm低功耗異步型sram 有些套用（例如行動電話）對功耗的關注程度要超過對性能的關注程度。因此，製造商（比如賽普拉斯公司）推出了功耗極低的sram系列。賽普拉斯的 mobl（意指“更長的電池使用壽命”）低功耗異步型sram產品庫匯集了多款典型存取時間約為40ns（或更長）並專為實現低功耗而最佳化的器件。典型待機功耗可低至10μw（或更低），而運行功耗則可低至30mw（或更低）。這些器件的存儲密度各異，從64kb到16mb一應俱全。 偽sram（亦即psram） 如果需要16mb以上的存儲密度，則psram（或稱偽psram）是一種可行的解決方案。所謂偽sram是指一種具有一個dram存儲器核心和一個 “sram型”接口的存儲器件。由於psram使用了一個dram核心，因而也需要進行周期性的刷新，以便保存數據。但不同的是，標準dram的刷新控制是在器件外部進行的，而psram則具有一個“隱式”刷新電路，這使得它們能夠被容易地用作其他異步型sram的存儲密度升級型器件。 結論 在選擇sram時，您會面對眾多的選擇方案。在某些場合，選擇是有限的。許多已經確立了自己穩固地位的處理器都包含了支持特殊sram架構的存儲控制器。新型處理器的設計則更靈活。為了決定最佳的可選方案，至關重要的是確定存儲器子系統（即兆比特每秒、初始延遲、運行功耗、待機功耗、成本等等）的優先權以及系統的工作特性（讀/寫操作模式、工作頻率等等）。 網路套用往往具有接近50/50的讀/寫模式，它適合於採用qdr系列的解決方案。其他套用（甚至是同一個系統內的功能電路）則往往具有不平衡的讀/寫模式，這就適合於採用公共i/o架構，包括標準同步型、nobl型和ddr型。 另有一些系統要求可能的最低功耗，以便延長電池的使用壽命，可選用的方案分別為mobl型sram和psram。
市場求變新
靜態隨機存取存儲器(sram)多年來被廣泛套用於各種場合。凡是需要快速存取數據的套用，特別是在要求初始存取等待時間很短的情況下，都會考慮使用sram，這已經成為一個常識。歷史上sram存儲器市場曾經幾度起伏，大多數時候，整個市場需求量會因為一個新的sram套用而暴漲。例如，1995年pc快速增長的時候，sram作為cpu的快取，因而其需求量大幅增長。1999年網路市場，以及2003年手機市場的暴發，也使sram存儲器市場出現了同樣的情況。 然而，在過去的幾年中，sram存儲器市場由於種種原因急劇萎縮。市場調查數據顯示，sram存儲器市場容量已從2000年的60億美元縮小到十億美元。市場容量的縮減也導致了供應商格局的變化，使得各領先廠商的sram部門收入增長潛力受到限制。這些廠商中很多是價值幾十億美元的公司，他們對市場容量更大的產品比較有興趣。在過去的2、3年裡，我們已經看到美光、摩托羅拉、ibm、東芝、三星、nec、瑞薩全部或部分退出了sram存儲器市場。 基於這種現狀，人們不禁要問：sram會不會徹底死掉？我們相信，答案是否定的。從技術的角度來說，與競爭技術(例如sdram甚至rldram)相比，sram仍然具有最短的初始存取等待時間。而其他產品的初始存取等待時間很難做到5個周期以內，而在sram的許多典型套用中，超過三個周期的等待就是不可接受的了，特別是網路和電信套用領域。另一方面，由於重新進行系統設計的高額成本，很多老的設計仍在使用sram並會繼續使用相當長的一段時間。 過去幾年中，sram供應商也針對不同套用需求開發了很多不同種類的sram。例如，高端網路設備需要很高速度的同步sram來為各類系統提供g級頻寬。我們相信高速和超高速sram未來還將繼續發展。這一驅動力源自於電信套用領域對更高頻率的同步sram的持續需求。時鐘速度已經從66mhz提高到了300mhz。為了向客戶提供更多的頻寬，同步sram產生了很多不同的架構，包括nobl(無匯流排等待時間)，qdr(四倍數據率)，qdrii，以及qdrii+。作為sram存儲器市場的領導者，賽普拉斯發起創立並從一開始起就是qdr聯盟的成員。賽普拉斯還是第一個提供72m sync/nobl 和 qdr sram的供應商，這是世界上最大的sram。隨著網路系統對頻寬和速度的持續推動，sram已成為高端網路系統中重要的支持元件。 sram的另一分支是異步sram。這類sram不像同步sram那樣依靠時鐘輸出數據，而是在某一特定時間內保證讀寫數/據。最老一代的sram是快速異步sram，速度一般在10ns~20ns。這些sram廣泛套用於dsl、ip電話、bts、voip、開關、醫療系統、列印/傳真機、汽車導航系統等等。快速異步sram的頂級供應商包括賽普拉斯、三星和瑞薩。然而，作為“長壽”策略的一部分，只有賽普拉斯保持了最豐富的產品線。賽普拉斯至今仍向客戶供應4kb sram，這一產品20年前就投產了。 異步sram的另一分支是低功耗sram。他們通常具有較低的訪問速度，taa在55ns或70ns。這類sram將功耗，特別是待機電流(isb1, isb2)降到了最低，以滿足移動設備的要求。典型的icc可以達到1ma且isb1/isb2降到1ua的水平。這類存儲器在手機、消費電子、汽車、pos、印表機、醫療設備等領域有著廣泛的套用。在各類低功耗sram存儲器市場中，賽普拉斯的mobltm(更長電池壽命)sram鶴立雞群，因其能在保持最低isb2的同時達到45ns的taa。 在頂級的三個微功耗sram供應商中，三星最近退出了市場。瑞薩仍然保持著現有產品的供貨，但是沒有跡象表明他們會擴充其產品線。唯一還在更新技術平台上開發新產品的供應商就是賽普拉斯，而且還保持著該領域最寬的產品線，這使得賽普拉斯成為這些細分市場中唯一的一線供應商，並在過去的幾個季度中引發了市場的重新洗牌。我們期待缺貨和價格上漲能夠為二線供應商帶來利益，並催生異步sram存儲器市場的新玩家。然而，對於二線和新供應商而言，這仍然是一場艱苦的攻堅戰，因為存儲器生意需要規模和長時間的學習經驗。另一方面，隨著賽普拉斯將90nm技術套用於微功耗sram，客戶正在積極地向新的技術轉移。對於新客戶，這實際上是一個好機會，可以直接採用賽普拉斯的90nm技術並享受其容量和成本優勢。
