IC設(shè)計(jì)：常見的ram訪問沖突

ram沖突是幾乎每顆芯片都需要關(guān)注的問題，部分場(chǎng)景下，ram訪問沖突不容易驗(yàn)證到，容易造成芯片bug。ram訪問沖突的類型通常有訪問接口沖突和訪問地址沖突。

術(shù)語解釋：1r1w ram表示ram存在一個(gè)寫口和一個(gè)讀口，一共2個(gè)端口。1rw ram表示ram只有一個(gè)端口，此端口能寫能讀，同一個(gè)周期不能同時(shí)讀寫。1r1rw ram表示存在2個(gè)端口，其中一個(gè)端口只支持讀操作，另外一個(gè)端口支持寫操作和讀操作(不能同時(shí)讀寫)。下文中的Logic訪問指的由硬件邏輯發(fā)起的訪問。csr表示可配置模塊, 其對(duì)應(yīng)的soft_access通常是由軟件發(fā)起的對(duì)ram的訪問，可能是讀操作，也可能是寫操作。

1、訪問接口沖突

接口沖突，即多個(gè)訪問請(qǐng)求同時(shí)訪問一個(gè)ram的端口，例下圖所示，logic 訪問和soft訪問同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)端口。Case1所示為1rw ram(只有一個(gè)端口，能讀能寫)，邏輯讀和邏輯寫同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)端口。Case2所示ram(可以是多個(gè)端口的ram)，邏輯訪問(讀or寫)和軟件(寫or讀)訪問同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)端口。

危害：接口沖突類型中，如果某一個(gè)訪問存在高優(yōu)先級(jí)，那么低優(yōu)先級(jí)訪問可能一直無法響應(yīng)。輕則導(dǎo)致訪問失敗，重則模塊掛死。

解決方案：高優(yōu)先級(jí)訪問接口需要控制連續(xù)訪問次數(shù)，必須在一定時(shí)間內(nèi)插入空拍。

2、訪問地址沖突

我們以1r1w的ram和1R1RW的ram為例進(jìn)行講解。如圖所示：訪問地址沖突，指的是讀操作和寫操作同時(shí)訪問且地址相同。注意：此處的同時(shí)并不一定是同一個(gè)周期，同時(shí)指的是從ram讀接口收到讀操作直到返回讀數(shù)據(jù)的若干個(gè)周期內(nèi)(一般是1~3周期)。例如T0 clk，ram收到對(duì)addr(0x10)的讀操作，T1 clk，讀數(shù)據(jù)還未返回，此時(shí)ram收到對(duì)addr(0x10)的寫操作，這種也算讀寫地址沖突。

危害：發(fā)送讀寫地址沖突時(shí)，讀返回的數(shù)據(jù)可能不符合期望，讀返回的可能是不確定值，可能是新值(寫操作寫入的值)，也可能是舊值(不同廠家不同類型的ram響應(yīng)因?yàn)椴灰粯?，部分廠家支持ram定制返回新值或者舊值，部分廠家ram返回的就是不確定值。讀到不確定值明顯會(huì)影響模塊功能。

解決方案：在ram訪問接口添加保護(hù)模塊。

如果讀返回需要新值，則在發(fā)送地址沖突時(shí)，將寫操作的寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移給讀返回。

如果讀返回需要舊值，(比較少見)

定制讀返回舊值的ram

添加沖突保護(hù)模塊，發(fā)生地址沖突時(shí)，對(duì)寫操作進(jìn)行反壓，此方案需要應(yīng)用場(chǎng)景允許

審核編輯：湯梓紅