双端口SRAM如何提高系统的整体性能

SRAM 以其高速、静态的优点广泛应用于各种数字设备中，多被用作不同部件之间的缓冲，尤其在计算机体系架构中扮演着重要的角色，即嵌入到CPU 内部的高速缓存（Cache）。计算机的处理速度在高速增长，为了提供足够的数据缓存能力，随着集成电路制造工艺的发展，嵌入式SRAM 的存储单元的面积也在以约0.5 倍每代的速度减小，在45 nm 工艺节点嵌入式SRAM 的密度已可以达到150 Mb/cm2。双端口SRAM（Dual-Port SRAM, DP-SRAM）凭借其两个端口可以同时进行读写的能力在SRAM 领域占有重要的一席之地，尤其在多核、实时信号处理系统中有着广泛的应用。
 
由于功耗的限制，片上系统（System on Chip, SoC）不能无限制地通过提高系统频率来提升性能，而是利用并行计算来获得更高的系统运算能力，因而多核乃至众核处理器得到了快速的发展和广泛的应用。但同时这也意味着存储器的存取次数大幅增加，存储器的性能会成为系统的瓶颈，遇到了所谓的内存墙（Memory Wall），因此对两个以上端口可以同时进行读写操作的双端口甚至多端口存储器的需求在不断增加。同时，随着智能手机、平板电脑等移动消费电子产品的普及和发展，人们对相关产品的要求日益提高，这对系统的实时性、吞吐率等都提出了越来越高的要求。
 
双端口SRAM 相较于单端口SRAM（Single-Port SRAM, SP-SRAM）有两套独立的读写端口，因而有更高的带宽，尤其适用于上述系统中：双端口SRAM 可以给多核系统提供简单、可靠、高效的通信方法，也可以为信号处理系统中提供更高的并行性，近年来国内外发表的相关研究都多有其应用。一个用于视频压缩的SoC 系统中有三个核，为了处理器间的同步和数据交换而不给AMBA系统总线增加负担，用三个2 kB 的双端口SRAM 将三个核两两相连，从而提高系统的整体性能。