Xinlinx FPGA内的存储器BRAM全解

目录

    • 一、总体概述
      • 1.7系列FPGA的BRAM特点
      • 2.资源情况
    • 二、BRAM分类
      • 1.单端口RAM
      • 2.简单双端口RAM
      • 3.真双端口RAM
    • 三、BRAM的读写
      • 1、Primitives Output Registers读操作注意事项
      • 2.三种写数据模式
        • (1)Write_First
        • (2)Read_First
        • (3)No_change
      • 3.读写冲突
        • (1)读写时钟同步
        • (2)读写时钟异步
    • 四、三种BRAM实现算法
      • 1.最小面积
      • 2.低功耗
      • 3.固定原语

一、总体概述

Xilinx 7系列fpga中的块RAM存储高达36 Kb的数据,可以配置为两个独立的18 Kb BRAM或一个36 Kb RAM。

每个36Kb块RAM也可以配置成深度×宽度为64K × 1(当与相邻的36KB块RAM级联时)、32K × 1、16K × 2、8K × 4、4K × 9、2K × 18、1K × 36或512 × 72的简单双端口模式。
每个18Kb块RAM可以配置成深度×宽度为16K × 1、8K × 2、4K × 4、2K × 9、1K × 18或512 × 36的简单双端口模式。

为什么36Kb会配置为32K×1,少的那4Kb去哪了?

1.7系列FPGA的BRAM特点

7系列FPGA的BRAM特点如下:

  • 每块的存储能力达到36Kbits
  • 可以配置成两个独立的18Kb BRAM或一个36Kb的BRAM
  • 每个36Kb的BRAM可以设置为512×72的简单双端口模式,每个18Kb的BRAM可以配置为512×36的简单双端口模式
  • 简单双端口RAM的两个端口宽度可以不一致
  • 两个相邻的块RAM可以组合成一个更深的64K x 1的存储器,而无需任何外部逻辑
  • 每36 Kb BRAM或36 Kb FIFO提供一个64位纠错编码块,独立的编码/解码功能。在ECC模式下注入错误的能力
  • 输出的同步设置/复位为初始值可用于块RAM输出的锁存器和寄存器模式
  • 单独的同步Set/Reset引脚独立控制块RAM中可选输出寄存器和输出锁存阶段的Set/Reset
  • 将块RAM配置为同步FIFO以消除标志延迟不确定性的属性
  • 7系列FPGA中的FULL标志在没有任何延迟的情况下被断言
  • 18、36或72位宽的块RAM端口可以为每个字节启用单独的写入
  • 每个36Kb BRAM包含可选的地址和控制电路,作为内置的双时钟FIFO存储器,但是无法将36Kb的BRAM当作两个18Kb的FIFO(因为无法共享FIFO控制逻辑
  • 输出数据路径有一个可选的内部寄存器,强烈建议使用该寄存器。这允许更高的时钟速率,但是它增加了一个时钟周期延迟

2.资源情况

在7系列FPGA中,块RAM按列排列。7系列设备的块RAM资源总数如下图所示。36kb块可级联,以最小的时间损失实现更深更宽的内存。

N

在这里插入图片描述

二、BRAM分类

1.单端口RAM

只有一个端口,该端口可读可写。

在这里插入图片描述

2.简单双端口RAM

有两个端口A和B,A端口用于写数据B端口用于读数据。读写数据位宽可以是倍数关系,最大为32倍。

在这里插入图片描述

3.真双端口RAM

有两个端口A和B,A、B端口均能读写数据。读写数据位宽可以是倍数关系,最大为32倍。

在这里插入图片描述

三、BRAM的读写

1、Primitives Output Registers读操作注意事项

在使用BRAM IP核时我们会发现有一个选项位Primitives Output Registers:

在这里插入图片描述

勾选它时需要注意的事项:

在这里插入图片描述

在锁存模式下,读操作使用一个时钟边。读地址在读端口上寄存,存储的数据在RAM访问时间之后加载到输出锁存器中。当使用输出寄存器时,读取操作需要一个额外的延迟周期。可以参考下面这篇文章,是一年多以前遇到的双口RAM数据丢失问题,当时给出了自己的猜想,没想到在这时候完成了闭环。

双口RAM输出数据丢失问题_双口ram读取不到最后一个数据-CSDN博客

2.三种写数据模式

当端口向某一个地址写数据,此时这个地址下RAM的数据输出DOUT的结果会是新写的数据还是原来的数据呢?这就和端口的写模式有关系了。

(1)Write_First

写优先模式下,写入数据的将数据写入内存,并将数据传递到输出中。即读出的数据会是新写的数据,时序图如下:

在这里插入图片描述

可以发现,当向地址bb写入1111时,RAM在地址bb下的输出也会变为1111.

(2)Read_First

读优先模式下,输出会是原有的数据,时序图如下:

在这里插入图片描述

输出的内容是old mem(bb),即bb地址下的旧数据。

(3)No_change

No_change模式下,输出锁存器在写操作期间保持不变。

在这里插入图片描述

我们可以发现当检测到写使能为高时,输出一直保持MEM(aa)不变,直到检测到写使能为低,才会输出当前地址的数据,这种模式使用的功耗最低。

3.读写冲突

对于双端口RAM而言,当一个端口写另一个端口读时会存在读写冲突的可能,对于真双口RAM而言当两个端口同时写时还会出现写-写冲突的可能。

我们以读写时钟是否同步来分析:

(1)读写时钟同步
  • 对于真双口RAM规定

    两个端口不能同时写

    两个端口可以同时读

    可以一读一写

  • 对于简单双口RAM无规定

(2)读写时钟异步
  • 对于真双口RAM规定

    两个端口不能同时写

    两个端口可以同时读

    不能一写一读

  • 对于简单双口RAM

    不能一写一读,读写需要分开

四、三种BRAM实现算法

在Block Memory Generator IP中,生成RAM时有三种算法选项,分别是:

  • 最小面积(MinimumArea)
  • 低功耗(Low Power)
  • 固定原语(Fixed Primitives)

根据Xinlinx官方手册,下面以3K×16和5K×17的端口RAM为例介绍

1.最小面积

最小面积算法使所用的BRAM原语数量最少,同时减少了输出多路复用

在这里插入图片描述

在3k×16RAM的实现中,我们用到了三个18Kb的RAM。为了能够形成对比,我们将3个1K×18的BRAM放在一列构成一个3k×16,如下图。

在这里插入图片描述

我们可以发现,在水平和垂直方向上两种方法构成的Memory长度一致,那最小面积是怎么体现出来的呢?这是因为在各个BRAM构成的RAM输出时,需要进行选择。比如对于最小面积算法,在输出时需要对上面2k×19的输出和1k×18的输出进行选择,因此只需要一个2选1多路复用器。那上面两个相邻的2K×19需要进行选择吗,其实是不用的,两个9bit宽的RAM共同构成了要输出的16bit,任何时候都是拼在一起的不需要选择。

2.低功耗

低功耗算法可以最大限度地减少在读或写操作期间启用的原语数量。该算法没有针对面积进行优化,可能比最小面积算法使用更多的BRAM和多路复用器。

在这里插入图片描述

比如在上述3k×16的Memory中,3个1k×18的垂直方向排列,3个输出通过多路复用器输出到RAM外。当地址处于0-1k时只有上面一个RAM被启用,其余两个RAM不用使能,因此可以降低功耗。

3.固定原语

固定原语算法允许选择单个BRAM原语类型。内核通过在宽度和深度上连接这个单一的原语类型来构建内存。固定原语算法提供了16kx1、8kx2、4kx4、2kx9、1kx18和512x36原语的选择。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
Xinlinx官方文档参考如下:
Block Memory Generator v8.4 Product Guide (PG058) • 查看器 • AMD 技术信息门户
7 Series FPGAs Memory Resources User Guide (UG473) • 查看器 • AMD 技术信息门户

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/pingmian/3984.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Windows如何安装spark

Apache Spark是一个开源的大数据处理框架,旨在提供高效、通用和易用的大数据处理引擎。它最初由加州大学伯克利分校AMPLab开发,并于2010年开源。 Spark提供了一个基于内存的计算引擎,可以在大规模数据集上执行高速的数据处理任务。相比传统的…

pytest-stress:好用的pytest压力测试插件

简介:pytest-stress允许在用户定义的时间内循环测试。特别适用于一些已知测试时间,但不知道运行次数的场景。 历史攻略: 压力测试工具:Stress详解 Python:超过设定的时长则退出 安装: pip3 install py…

PC40与PC95磁芯的区别

磁芯pc95和pc40的差别在于PC95磁芯Pcv降低5%磁导率随温度变化小于PC40,利于谐振低温特性好,用在电源产品中低温效率高。另外就是PC95价格高。 PC是TDK公司对磁芯材料的命名, 类似有PC40,PC44,PC95,数字越大价格越高&am…

JetBrains CLion v2023.3.4 激活版 (C/C++ 集成开发IDE)

前言 JetBrains CLion是一款跨平台的C/C集成开发环境,由JetBrains公司推出。其最新版本支持C14几乎完全,并初步支持C17,使得编写代码更加便捷。CLion还提供了Disassembly view(反汇编视图),即使没有源代码…

Unity 点击无效的问题

问题 我需要点击下落的音符。这个音符是一个按钮。但是点击一直没有触发这是为什么呢 Button unity的button事件button.onClick.AddListener因为我的音符下落太快,当按钮落下的时候,点击在音符上,但是抬起来的时候不在音符上【因为下落太快…

一、Django 初识

简介 Django 是一个用于构建 Web 应用程序的高级 Python Web 框架。 版本对应 不同版本的django框架是基于特定的不同的python版本开发的,所以不同版本的django框架要正常执行功能只能安装特定的python版本 Django安装 安装 Django # 全局安装 pip install dj…

web自动化系列-selenium的下拉框定位(十三)

在功能操作过程中 ,遇到下拉列表是很正常的事 ,比如像一些查询条件就都是使用的是下来列表 。所以 ,selenium也需要支持对下拉框的操作 。 1.下拉列表 在selenium中,也提供了一个下拉列表操作的类 :Select . 以下为该…

设计模式入门(三)单例模式

文章目录 前提单例模式概念应用场景应用懒汉式饿汉式 参考链接 前提 最近在实际项目中使用到了设计模式中的单例模式,之前也单纯地从理论方面学习过单例模式,但是一直没有机会实际应用到项目中,这次从项目入手简单地对单例模式进行总结。 单…

jdk版本冲突,java.lang.UnsupportedClassVersionError: JVMCFRE003

主要是编辑器所用的jdk版本和项目用的不一致导致的,虽然编译通过了,但是运行是会报错 选好后点击Apply点击ok,然后重新编译一遍项目就可以了

【运维】Gitlab备份

Gitlab备份 备份什么?在哪?备份命令? 一、配置文件 GitLab默认的配置文件路径:/etc/gitlab/ /etc/gitlab/gitlab.rb:主配置文件,包含外部URL、仓库目录、备份目录等 /etc/gitlab/gitlab-secrets.json&…

万辰集团如何破局“增收不增利”的困境?

在波澜不惊的食用菌加工行业,万辰集团(300972.SZ)曾是一名平凡的参与者。2021年战略转型的号角吹响,万辰集团挥别了传统业务,转而投身于快速增长的量贩零食市场,并迅速扩张到成为这一领域的重要玩家。万辰的…

Docker常见问题排查思路与实战

Docker作为一种流行的容器化技术,已经在众多场景中得到广泛应用。然而,在使用过程中,我们难免会遇到各种问题。本文将介绍一些常见的Docker问题及其排查思路,并通过实战案例帮助大家更好地理解和应对这些挑战。 1. Docker容器启动…

又重新搭了个个人博客

哈喽大家好,我是咸鱼。 前段时间看到一个学弟写了篇用 Hexo 搭建博客的教程,心中沉寂已久的激情重新被点燃起来。(以前搞过一个个人网站,但是因为种种原因最后不了了之) 于是花了一天时间参考教程搭了个博客网站&…

【数据结构(邓俊辉)学习笔记】向量03——无序向量

文章目录 0.概述1.元素访问2.置乱器3.判等器与比较器4.无序查找4.1 判等器4.2 顺序查找4.3 实现4.4 复杂度 5. 插入5.1 算法实现5.2 复杂度分析 6. 删除6.1 区间删除6.2 单元删除6.3 复杂度 7. 唯一化7.1 实现7.2 正确性7.3 复杂度 8. 遍历8.1 实现8.2 复杂度 9. 总结 0.概述 …

Spark 基础

/* Why Spark一、MapReduce编程模型的局限性1、繁杂:只有Map和Reduce两个操作,复杂的逻辑需要大量的样板代码2、处理效率低:2.1、Map中间结果写磁盘,Reduce写HDFS,多个Map通过HDFS交换数据2.2、任务调度与启动开销大3、…

LayuiMini使用时候初始化模板修改(下载源码)

忘记加了 下载 地址 : layui-mini: layuimini,后台admin前端模板,基于 layui 编写的最简洁、易用的后台框架模板。只需提供一个接口就直接初始化整个框架,无需复杂操作。 LayuiMini使用时候初始化模板官网给的是: layu…

SpringBoot整合RabbitMQ direct交换机、fanout交换机、topic交换机

PS 常见错误 1、有匹配到交换机,但是没有匹配到绑定的队列。(交换机没有绑定队列)- not route 2、没有匹配到交换机。(交换机名称错误,not found - exchange) 3、交换机和队列都没有匹配(和第二…

Vue 组件单元测试深度探索:组件交互与状态变更 专业解析和实践

在Vue组件单元测试中,验证组件之间的交互(如父组件与子组件、兄弟组件之间的通信)以及状态变更的正确性对于保证整个应用的协调运作至关重要。本文详细介绍了父组件向子组件传递props、子组件向父组件发送事件、兄弟组件通过共享状态&#xf…

自然语言处理 (NLP) 的技术演变史

一、简述 本文的目标是了解自然语言处理 (NLP) 的历史,包括 Transformer 体系结构如何彻底改变该领域并帮助我们创建大型语言模型 (LLM)。 基础模型(如 GPT-4)是最先进的自然语言处理模型,旨在理解、生成人类语言并与之交互。 要理…

鸿蒙小案例-搜索高亮

搜索高亮目前官方也没有可以现成的组件,但是需求来了,怎么办,只能摸索着自己写一个 目前官方API中最接近的应该是 richText组件了,富文本组件,当然可以实现,但是有不少问题 1.大小调整太麻烦,跟…