用低成本FPGA解決高速存儲器接口挑戰(zhàn)

圖1顯示了典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在10Gbps，一個讀寫比為1000:1的地址查找可很容易地在DDR SRAM中得到處理。連接列表管理、流量修整、統(tǒng)計收集任務(wù)通常具有平衡的1:1讀寫比，需要較高性能的QDR SRAM。另一方面，較大的緩沖存儲器一般在DDR SDRAM中實現(xiàn)。作為DRAM的替代，SDRAM同步存儲器訪問的處理器時鐘用于快速數(shù)據(jù)傳輸。達到快速是因為SDRAM允許存儲器的一個塊被存取，而另一個塊準備被存取。與DRAM不同，SDRAM采用流動電流而不是存儲電荷，除去了連續(xù)刷新的需要。

圖2：LatticeEC FPGA中的專用DQS電路。

兩個新的競爭者進入了高精度存儲器舞臺?？焖僦芷陔S機存取存儲器(FCRAM)改進了性能，它采用了流水線操作和隱蔽的預(yù)充電技術(shù)以減少隨機存取周期時間，高度分段的存儲器核減少了功耗。存儲器核分段為較小的陣列，這樣數(shù)據(jù)可以被很快地存取并改進執(zhí)行時間。這些特征使得FCRAM被理想地用作緩沖存儲器，用于諸如交換、路由和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。時延減少的DRAM(RLDRAM)提供SRAM類型的接口以及非多路復(fù)用的尋址。RLDRAM II技術(shù)提供最小時延并可減少行周期時間，這些特征很適用于要求關(guān)鍵響應(yīng)時間和快速隨機存取的應(yīng)用，例如下一代10Gbps以及更加高速的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

存儲器控制器的挑戰(zhàn)

目前存儲器接口經(jīng)常要求時鐘速度超過200MHz以滿足線卡和交換卡的吞吐量要求，這是FPGA架構(gòu)的主要挑戰(zhàn)。PLL是基本的允許控制時鐘數(shù)據(jù)關(guān)系的部件。

下一代存儲器控制器工作在HSTL或SSTL電壓。低電壓電平的擺動是需要的，以便??持存儲器和存儲器控制器的輸入輸出的高速數(shù)據(jù)操作。對于高速SRAM存儲器來說，HSTL是實際的I/O標準，而對于高速DDR SRAM存儲器，SSTL是實際的I/O標準。

高速差分I/O緩沖器和專用電路的組合能夠在高帶寬下進行無縫讀寫操作，傳統(tǒng)上這屬于高級FPGA的領(lǐng)域。LatticeEC FPGA改變了那個慣例，通過低成本FPGA架構(gòu)實現(xiàn)了高帶寬存儲器控制器。

表1：為用于高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的存儲器綜合比較。
DDR存儲器控制器的支持