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Stratix GX器件中的TriMatrix存储器

Stratix GX™器件具有TriMatrix™存储结构,它包括三种大小的嵌入式RAM块。TriMatrix存储器包括512bit的M512块,4Kbit的M4K块和512Kbit的M-RAM块,每个都可以配置支持各种特性。TriMatrix存储器结构提供了多达3.4Mbit的RAM和高达4Tbps的器件存储带宽,使得Stratix GX器件系列成为大存储量应用的可行方案。

TriMatrix存储器提供了三种存储结构,能够实现复杂设计中的各种存储功能。设计者能够在存储带宽苛刻的应用中使用更小的M512RAM块作为FIFO功能和时钟域缓冲。革命性的M-RAM块满足了诸如IP包缓冲和系统高速缓冲等大缓冲应用对现场可编程门阵列(FPGA)对需求。M4K块是中等大小存储应用的理想选择,比如异步传输模式(ATM)信元处理。图1和2为TriMatrix存储结构和各种应用。

图1. TriMatrix存储结构

Figure 1. TriMatrix Memory Structure

图2. TriMatrix存储应用

Figure 2. TriMatrix Memory Applications

大存储带宽和容量

Stratix GX器件中高效面积使用率的M-RAM块具有很高的存储和逻辑比率。同样重要的,Stratix GX器件具有更多的M512和M4K块,每个块分别有18比特和36比特宽的数据端口。M512和M4K块代表了大的FPGA存储带宽,使之成为需大量访问存储资源应用的理想方案。

存储带宽度量通过存储块的数据量,定义为存储端口宽度和RAM块性能的乘积。EP1SGX40D和EP1SGX40G器件有14,000多个数据端口――每个端口传输数据率超过250MHz,Stratix GX器件具有超过4Tbps的存储带宽(见表1)。

表1:Stratix GX器件带宽(1)
器件 逻辑单元
(LE)
收发器通道 RAM总数 M-RAM块
(512 Kbits)
M4K块
(4 Kbits)
M512块
(512 Bits)
总存储带宽
(Mbps)
EP1SGX10C 10,570 4 920,448 1 60 94 1,208,350
EP1SGX10D 10,570 8 920,448 1 60 94 1,208,350
EP1SGX25C 25,660 4 1,944,576 2 138 224 2,812,280
EP1SGX25D 25,660 8 1,944,576 2 138 224 2,812,280
EP1SGX25F 25,660 16 1,944,576 2 138 224 2,812,280
EP1SGX40D 41,250 8 3,423,744 4 183 384 4,280,440
EP1SGX40G 41,250 20 3,423,744 4 183 384 4,380,440

注释:

  1. 1. 不包括外部存储器件接口相关的带宽配置。

高性能TriMatrix存储结构中的RAM块具有一下特性:

  • 复杂存储功能的真双口
  • 奇偶校验比特
  • 嵌入式移位寄存器功能
  • 混合时钟模式
  • 字节使能支持
  • 混合宽度支持
  • 每个RAM块可配置存储宽度(见表2)
表2:TriMatrix存储特性
存储特性 M512块
512 Bit + 奇偶校验
M4K 块
4 Kbits + 奇偶校验
M-RAM 块
512 Kbits + 奇偶校验
最大性能 318 MHz (1) 291 MHz (2) 287 MHz (3)
真双口存储器  
单双口存储器
单口存储器
字节使能  
奇偶校验位
移位寄存器
混合时钟模式
配置 512 x 1
256 x 2
128 x 4
64 x 8
64 x 9
32 x 16
32 x 18
4K x 1
2K x 2
1K x 4
512 x 8
512 x 9
256 x 16
256 x 18
128 x 32
128 x 36
64K x 8
64K x 9
32K x 16
32K x 18
16K x 32
16K x 36
8K x 64
8K x 72
4K x 128
4K x 144

注释:

  1. 配置:单双口RAM 32×18bit和FIFO 32×18bit
  2. 配置:单双口RAM 128×36bit,正双口RAM128×18bit和FIFO 128×36bit
  3. 配置:真双口RAM 32K×9bit

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