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Stratix II GX器件的外部存储器接口

主页 > 产品 > 器件 > Stratix II (和GX) > Stratix II GX > 特性 > Stratix II GX器件的外部存储器接口

External Memory Interfaces on a Stratix II GX Device

为实现Stratix® II GX FPGA的高性能逻辑架构,Altera通过成熟的TriMatrix™ 存储器结构提供对片内宽带存储器的访问,以及专用存储器接口电路对片外存储器的访问,这些接口电路支持最新的高性能存储器接口。在Stratix器件系列成功基础之上,Altera与一流供应商密切合作,确保用户能够实现最新存储器件与Stratix II GX FPGA的连接。采用Stratix II GX先进的器件特性和定制IP,设计人员能够迅速方便的将多种高密度存储器件集成到复杂的系统设计中,而不会降低性能。

最新的高性能产品架构对系统总存储器带宽的要求越来越高,促使I/O带宽和处理能力进一步发展。针对这些大容量存储器应用,存储器件生产商开发了容量更大、功能更丰富的器件来实现高速数据传输。由于设计人员的应用软件需要存储器能力和特性不断更新,因此存储器类型也越来越多。每种类型的存储器都针对速率、成本或者体积等特定的要求。

为满足这些要求,Stratix II GX器件设计用于支持多种前沿的存储器接口(表1中进行了总结),既可以用作分立器件,也可以用作标准双列直插存储器模块(DIMM)。关于这些存储器类型以及Altera对其支持的详细信息,请访问存储器系统解决方案网页。

表1. Stratix II GX器件对高性能外部存储器接口的支持
存储器技术 I/O标准 最大总线宽度 最大时钟速率
最大时钟速率 (SDR) SDRAM LVTTL 72 bits 200 MHz
最大时钟速率 (DDR) SDRAM SSTL-2 Class I, II 72 bits 200 MHz
DDR2 SDRAM SSTL-18 Class I, II 72 bits 267 MHz
RLDRAM II 1.8-V HSTL Class I, II
1.5-V HSTL Class I, II
36 bits 300 MHz
四倍数据速率II (QDRII) SRAM 1.8-V HSTL Class I, II
1.5-V HSTL Class I, II
36 bits 250 MHz
零总线回转(ZBT) SRAM LVTTL 36 bits 200 MHz

性能优化

Stratix II GX器件的设计可实现与外部存储器之间可靠、高速的数据传输。Stratix II GX FPGA系列的存储器时钟速率在不断增加。实现高速接口的关键包括采用专用I/O特性来保证所有的时序要求,以最小的设计努力达到最佳的性能。表2列出了这些特性。

表2. Stratix II GX器件I/O特性
特性 细节 优势
专用数据选通DQS电路
  • 不必采用外部印刷电路板(PCB)总线延迟,移位DQS信号实现读周期中时钟和数据的最佳对齐
  • 采用专用时钟树,减小了选通DQS和数据DQ信号之间的时钟斜移
  • 改进了Stratix器件延时控制粒度
  • 确保可靠实现高速DDR存储器时序要求,同时节省PCB成本
专用延时锁定环路(DLL)
  • 提供两个DLL(一个在器件顶部,一个在器件底部)来控制DQS延时
  • 不浪费用户资源,为DDR时序提供精确的工艺、电压和温度(PVT)补偿
专用延时锁定环路(DLL)
  • 输入、输出和输出使能(OE)寄存器实现最佳性能
  • 在时钟上升沿和下降沿分开处理寄存器
  • 具有高性能DDR I/O功能
软接口内核
  • DLL和DQS延时设置总线精确调整DQS读延时运行时间
  • 方便实现内核与延时DQS信号的再同步
  • 方便实现对上面阐述的高级存储器特性的直接接口
  • 运行时可调整DQS延时,保证所有系统的性能
可编程输入延时
  • 可延时DQ信号,使之处于时序窗口的中心
  • 满足了各种存储器件的输入时序要求

图1所示为Stratix II GX FPGA IOE及其DDR功能。

图1. Stratix II GX器件I/O电路

图1. Stratix II GX器件I/O电路

除了I/O特殊接口功能以外,Stratix II GX器件采用表3列出的通用可编程逻辑特性来实现最佳存储器接口性能。

表3. Stratix II GX器件特性对外部接口性能的支持
特性 细节 优势
锁相环(PLL)
  • 综合高速时钟和数据选通信号
  • 含有精确相位控制的多个输出
  • 为时钟和数据对齐进行精确相移,实现高速运转。
Advanced Clock Networks
  • 提供Stratix II GX器件的全局和本地时钟资源
  • 灵活实现不同的时钟域(高速接口的需要)
Multiple I/O Banks
  • 提供8个分立的I/O块,I/O标准支持包括:
    • LVTTL
    • 1.5-V/1.8-V HSTL
    • 2.5-V SSTL-2
    • 1.8-V SSTL-1.8
  • 在单个芯片中支持多种I/O标准和存储器类型

针对Stratix II GX器件优化的IP

在IP MegaStore网站上,Altera提供由Altera和Altera® 宏功能合作伙伴计划(AMPPSM) 宏功能合作伙伴计划Quartus® II 软件直观的GUI功能,迅速方便的在其Stratix II GX设计中采用最新的半导体存储器技术。该过程自动配置Stratix II GX器件支持的所有专用外部存储器。对产品及时面市要求较高的设计,存储器控制器IP使设计人员能够将精力集中在产品功能上。

相关链接

  • Stratix II GX器件的TriMatrix存储器
  • 存储器解决方案中心
  • IP存储器控制器
  • 并行I/O技术中心
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