通過在矩陣結(jié)構(gòu)中連接多個 URAM，從可用的 URAM 原語實現(xiàn)大容量深存儲器。
矩陣由 URAM 的行和列組成。一列中的 URAM 使用內(nèi)置級聯(lián)電路級聯(lián)，且多列 URAM 通過外部級聯(lián)電路互連，這被稱為水平級聯(lián)電路。
作為示例，圖 1 示出了針對 64K 深 x 72 位寬存儲器的 4x4 URAM 矩陣的矩陣分解。
4 行 4 列的 URAM 矩陣（可實現(xiàn) 64K 深 72 位寬的存儲器）
在沒有流水線設計的情況下，深度聯(lián)結(jié)構(gòu)會導致內(nèi)存訪問出現(xiàn)大的時鐘輸出延遲。 例如，在默認情況下，上述 URAM 矩陣可以達到約 350 MHz。要以更快的速度訪問內(nèi)存，應插入流水線。如果在網(wǎng)表中指定了一定數(shù)量的輸出時延，Vivado Synthesis 即會自動實現(xiàn)此功能。
指定 RTL 設計中的流水線
有兩種方法可以用來指定 RTL 設計中的流水線的用途，可以通過使用 XPM 流程，也可以通過行為 RTL 來推斷內(nèi)存。
如果 RTL 設計通過 XPM 流程來創(chuàng)建 URAM 內(nèi)存，則用戶可以將對流水線的要求指定為 XPM 實例的參數(shù)。參數(shù)“READ_LATENCY_A/B”用于捕獲內(nèi)存的時延要求。
可用的流水線階段數(shù)是 LATENCY 值減去 2。 例如，如果 Latency 設置為 10，則允許 8 個寄存器階段用于流水線操作。另外兩個寄存器可用來創(chuàng)建 URAM 本身。
如果用戶使用 Vivado 用戶指南中提供的模板來編寫 RTL，并通過此方法來創(chuàng)建 URAM，那么，他們可以在 URAM 的輸出時創(chuàng)建盡可能多的寄存器階段。唯一的要求是，與數(shù)據(jù)一起，流水線寄存器的啟用也需要流水線化。
圖 3 顯示數(shù)據(jù)和流水線的啟用。
URAM 塊輸出時的數(shù)據(jù)及流水線啟用規(guī)范
圖 4 示出了 RTL 級 RAM 流水線設計示例。
用來指定數(shù)據(jù)和流水線啟用的 verilog 模板
分析日志文件：
Vivado Synthesis 根據(jù)上下文環(huán)境和場景發(fā)布與 URAM 流水線相關(guān)的不同消息。下表說明要在 vivado.log 文件中查找的一些消息和要采取的相應操作。
請注意，推薦的流水線階段基于可實現(xiàn)最高性能 (800 MHz+) 的完全流水線化的矩陣。此建議不受實際時序約束的限制。
時間性能估計：
下表說明流水線寄存器的數(shù)量與可實現(xiàn)的最大估計頻率之間的關(guān)系。
請注意，實際的時間數(shù)仍將取決于最終地點和路線結(jié)果。
下列數(shù)字基于 speedgrade-2 Virtex? UltraScale+? 部件以及我們使用 4x4 矩陣實現(xiàn)的 64K x 72 URAM 示例工程。
數(shù)據(jù)路徑延遲具有以下一個或多個組件。
Tco = 1.38 ns, Clk To CascadeOut on URAM
Tco = 0.82 ns, Clk To CascadeOut on URAM with OREG=true
Tco = 0.726 ns, Clk to Dataout on URAM with OREG=true, CASCADE_ORDER = LAST
URAM -> URAM 級聯(lián)延遲 = 0.2 ns
URAM -> LUT 信號網(wǎng)絡延遲 = 0.3 ns
LUT 傳輸延遲 = 0.125 ns
LUT -> LUT 信號網(wǎng)絡延遲 = 0.2 ns
LUT5 -> FF 延遲 = 0.05
結(jié) 論
URAM 原語是創(chuàng)建容量非常大的 RAM 結(jié)構(gòu)的有效方法。 它們被設置為易于級聯(lián)以便在您的設計中創(chuàng)建容量更大的 RAM。
但是，太多這類結(jié)構(gòu)級聯(lián)在一起可能會通過 RAM 產(chǎn)生很大的延遲。從長遠來看，花時間讓您的 RAM 完全流水線化會帶來很多好處。
URAM 原語是創(chuàng)建容量非常大的 RAM 結(jié)構(gòu)的有效方法。 它們被設置為易于級聯(lián)以便在您的設計中創(chuàng)建容量更大的 RAM。
但是，太多這類結(jié)構(gòu)級聯(lián)在一起可能會通過 RAM 產(chǎn)生很大的延遲。從長遠來看，花時間讓您的 RAM 完全流水線化會帶來很多好處。