雙口RAM原理

ID:105323 · 發表于 2016-2-23 03:31

雙口RAM是常見的共享式多端口存儲器，其最大特點是共享存儲數據，即一個存儲器配備兩套***的地址線、數據線和控制線，允許兩個***的CPU或控制器同時異步的訪問存儲單元。這種同時異步的訪問存儲單元需要內部仲裁控制邏輯的控制（BUSY功能輸出），由于兩個端口對雙口RAM存取時存在以下4種情況：
1.兩個端口不同時對同一地址單元存取數據；
2.兩個端口同時對同一地址單元讀出數據；
3.兩個端口同時對同一地址單元寫入數據；
4.兩個端口同時對同一地址單元操作，一個寫入數據，一個讀出數據。
所以，內部仲裁控制邏輯相應的提供以下功能：
1.對同一地址單元訪問的時序控制；
2.存儲單元數據塊的訪問權限分配；
3.信令交換邏輯。

對同一地址單元訪問的時序控制

當左右端口不對同一地址單元存取時，BUSY R=H，BUSY L=H，可正常存儲；當左右端口對同一地址單元存儲時，有一個端口的BUSY=L，禁止數據的存取，此時，兩個端口中先出現的存儲請求信號對應的BUSY=H，允許存儲，后出現的存儲請求信號對應的BUSY=L，禁止存儲（注意：兩端口間的存儲請求信號出現時間差應滿足仲裁最小時間間隔TAPS（IDT7132為5ns），否則仲裁邏輯無法判定哪一個端口的存儲請求信號在前）；在無法判定哪個端口先出現存儲請求信號時，控制線BUSY L和BUSY R只有一個為低電平，不會同時為低電平，這樣就避免了雙端口存取出現錯誤。

存儲單元數據塊的訪問權限分配

存儲單元數據塊的訪問權限分配只允許在某一時間段內由1個CPU對自定義的某一數據塊進行讀寫操作，這將有助于存儲數據的保護，更有效地避免地址沖突。信號量（Semaphore，簡稱SEM）仲裁閉鎖就是一種硬件電路結合軟件實現訪問權限分配方法。SEM單元是與存儲單元無關的***標志單元，兩個端口分別采用兩個觸發器可以實現這一功能。兩個觸發器在初始化時均使SEM允許輸出為高電平，等待雙方申請SEM，如果收到一方寫入的SEM信號（通常低電平寫入），仲裁電路將使其中一個觸發器的SEM允許輸出端為低電平，而閉鎖另一個SEM允許輸出端使其繼續保持高電平。只有當先請求的一方撤消SEM信號，即寫入高電平，才使另一SEM允許輸出端的閉鎖得到解除，恢復等待新的SEM申請。

信令交換邏輯（signaling logic）

為了提高數據的交換能力，有些雙口RAM采用信令交換邏輯來通知對方。這類似與PC操作系統的進程同步的信箱機制。

以上是雙口RAM自身提供的仲裁邏輯控制，也可采用自行設計的仲裁協議，比如FIFO。

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雙口RAM原理