GSI Technology производит микросхемы SRAM, обладающие самыми высокими характеристиками на рынке, однако в настоящее время скорость обращений к внешней памяти ограничена возможностями именно ПЛИС, и в частности возможностями IP-контроллера. Для того чтобы конечный пользователь мог получить максимум от микросхем, GSI разрабатывает IP-контроллеры самостоятельно, предоставляя своим клиентам комплексное решение по памяти от одного производителя. В статье речь пойдет о преимуществах IP-контроллеров GSI и о реально достижимой производительности микросхем SRAM.
Реализация высокоскоростного интерфейса всегда считалась трудной задачей, поскольку на высоких частотах окно захвата сигналов данных и адреса сильно ограничено. Ситуация усложняется неодинаковой длиной сигнальных линий, индукционной и емкостной наводкой и волновым сопротивлением. Важно максимально эффективно использовать ширину окна, работая с высокоскоростными семействами SigmaQuad-II+, SigmaDDR-II+ или старше. Хорошо отлаженный IP-контроллер помогает оптимально применять имеющееся окно всех сигналов и компенсировать ошибки в трассировке.
Возможности IP-контроллеров GSI Technology
Работа IP-контроллера начинается с определения ширины окна захвата данных для каждого сигнала. Для этого используется пошаговая задержка в сигнале. Во время калибровки компенсируется фазовый сдвиг и другие факторы, приводящие к смещению сигнала прежде, чем он достигнет регистра приемного устройства. Затем необходимое значение задержки конфигурируется для каждого сигнала так, что середина окна выравнивается с соответствующими сигналами тактирования и управления. Таким образом, производительность с точки зрения частоты тактирования считается максимальной.
Каждый блок «Задержка I/O» состоит из двух субблоков для входных и выходных сигналов соответственно. Задержка каждого из субблоков может выставляться независимо.
Некоторые I/O-сигналы микросхем SRAM изменяют свое состояние дважды за один цикл тактирования (DDR), другие - только один раз (SDR). DDR I/O-сигналы считаются высокоскоростными и калибруются IP-контроллером. SDR I/O-сигналы считаются медленными, и их калибровка не производится. Таким образом, сигналы данных выхода Q и входа D калибруются во всех IP-контроллерах. Сигналы адреса SA являются DDR только для Quad B2 и калибруются лишь в этих микросхемах. Сигналы QVLD не используются вовсе, так как определение задержки сигналов Q представляет собой часть общего процесса автоматической калибровки.
Калибровка во всех микросхемах начинается с сигналов Q, затем калибруются сигналы SA (только для Quad B2), и сигналы D завершают процесс во всех микросхемах.
Интерфейс пользователя
IP-контроллеры GSI сконфигурированы для максимального упрощения работы с ними. Интерфейс пользователя состоит из набора регистров для всех входов и выходов SRAM. Количество регистров, необходимое для каждого сигнала, зависит от соотношения частоты тактирования ПЛИС к частоте тактирования SRAM (2:1 MUX или 4:1 MUX) и типа сигналов (DDR или SDR). Например, для DDR-сигнала 4:1 MUX необходимо восемь регистров.
Каталог IP-контроллеров GSI Technology
В настоящее время компания GSI Tech-nology разработала большое количество IP-контроллеров для ПЛИС производства Xilinx и всего несколько для Intel (Altera).
IP-контроллеры для Intel
GSI Technology предоставляет IP-контроллер SigmaQuad-III и SigmaDDR-III для Intel Stratix-V. IP поддерживает обе архитектуры SRAM - х18 и х36, а также две вариации Burst of 2 и Burst of 4.
IP-контроллеры для Xilinx
GSI Technology разрабатывает IP-контроллеры для различной градации максимальной частоты SRAM, что увеличивает эффективность использования ПЛИС с выбранной микросхемой SRAM-памяти.
В настоящее время GSI Technology создала IP-контроллеры для ПЛИС Xilinx 7-й серии, UltraScale и семейств SRAM-памяти SigmaQuad-II+, SigmaQuad-III и SigmaQuad-IV всех вариаций Quad-B2, Quad-B4 и DDR-B2. Разработка IP-контроллеров SigmaQuad-IV для 7-й серии нецелесообразна. IP-контроллеры для UltraScale+ все еще находятся в разработке, также планируется поддержка Zynq UltraScale+.
Преимущества IP-контроллеров GSI Technology
- Задержка чтения (Read Latency) IP-контроллеров GSI Technology значительно меньше, чем у IP, разработанных производителями ПЛИС;
- GSI Technology предоставляет IP-контроллеры для каждого семейства SigmaDDR (общие I/O) и SigmaQuad (раздельные I/O), в то время как производители ПЛИС предлагают IP только для SigmaQuad;
- GSI Technology разрабатывает несколько вариантов IP для одной микросхемы в зависимости от частоты тактирования, в то время как производители ПЛИС делают IP только для одной частоты, и не всегда самой высокой;
- IP-контроллеры GSI Technology можно гибко настроить под индивидуальные задачи пользователей. IP-контроллеры производителей ПЛИС сильно ограничены в кастомизации.
Оценочные платы
Все IP-контроллеры GSI Technology прошли проверку на оценочных платах собственного производства. Вместе с IP-контроллерами пользователю предоставляется руководство по его настройке. Также по отдельному запросу клиент GSI может бесплатно получить оценочную плату, на которой разрабатывался IP-контроллер. В комплекте с платой передается руководство пользователя, схема электрическая, гербер-файлы и перечень элементов для возможности изготовления собственной платы.
IP-контроллеры передаются в исходном коде VHDL или Verilog без шифрования. Инженеры GSI могут помочь в составлении pin-out IP-контроллера. Дополнительно клиентам GSI могут быть предоставлены поведенческая модель SRAM, ModelSim, Test Bench, IBIS, отчеты о надежности микросхем (FIT или MTTF), бесплатные образцы и другие необходимые документы для успешного завершения НИОКР.