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深度剖析“智能购物应用中的存储器”

过去,存储器的发展一直试图结合快速的存取速度、低功耗和小尺寸特性。但是,随着Octi-SPI、HyperBus?等新一代低引脚数接口的问世,现在出现了能够媲美甚至超过快速存取式存储器的带宽,同时匹敌低功耗存储器的功耗,并使用最低数量的微控制器引脚的存储器。从微控制器传承到SRAM等存储器的另一项创新技术就是引入了深度睡眠模式。例如,赛普拉斯的PowerSnooze? SRAM就是一种深度睡眠能效媲美Micropower SRAM的Fast SRAM。

图1. 这是现代POS终端的框图。所使用的存储器包括闪存、SRAM、DRAM和SD/MMC插槽。

让我们比较一下两种常用SRAM-Fast和Micropower,以及具备深度睡眠模式的Fast SRAM的功耗和存取时间。

通过结合快速存取和深度睡眠特性,这些存储器能够媲美SRAM的速度和低功耗SRAM的能效。在SRAM在大多数时间处于待机状态的应用中,这种结合的优势更加显著。

在使用SRAM记录配置数据的一个典型POS终端中,SRAM的运行时间只占总工作时间的20%。如果这个SRAM是工作电压为3.3V的Fast SRAM,它工作时将消耗120瓦时(WH)的电能,待机时将消耗80 WH的电能,总能耗为200 WH。如果是一个具备深度睡眠模式的Fast SRAM,工作时仍消耗120 WH的电能,但待机时能耗降至0.06 WH,因此总能耗约为121 WH。在这个具体的例子中,深度睡眠选项将能耗降低了40%。

对于一颗240mAH的板载纽扣电池而言,一个处于待机状态的16Mb Fast SRAM将能让电池续航超过12小时,而一个处于待机状态的低功耗SRAM将能让电池续航超过3年,但后者的局限是存储速度较慢。此时,一个具备深度睡眠模式的Fast SRAM与低功耗SRAM相比优势显著,其带宽是后者的4倍多(即10ns存取时间vs. 45ns存取时间),而且没有功耗代价。尽管如此,无论是MCU或SRAM,使用深度睡眠模式时应考虑一个因素:进入和退出深度睡眠模式的时间。如果两个工作周期之间的时间间隔与SRAM进入或退出深度睡眠模式所用时间相比太短,那么这种方法将会无用。例如,对于赛普拉斯出品的具备深度睡眠模式的Fast SRAM而言,这个时间间隔是300 μs(最大)。这可能是推广具备深度睡眠模式的Fast SRAM的最大障碍。

存储器领域的另一个有趣趋势是:随着闪存变得越来越快,对高速缓存的需求正在发生改变。 很多需要RAM的微控制器工艺现在可以利用XIP(Execute In Place)在闪存上实现。这意味着RAM越来越多被用于扩展内存或电池系统备份。与此同时,已被运用于这两种应用的SRAM正在增加容量选择。换句话说,传统上首选的DRAM正变得越来越不重要,因为就像容量更大、速度更快、功耗更低的闪存可以满足大型存储的需求那样,容量更高、功耗更低、尺寸更小的SRAM也可以满足小型存储的需求。

其它组件

用于构筑智能购物体验的还有很多其它组件:各种类型的传感器、电子货架标签及信标、存储设备以及用于处理所采集数据的数据处理终端。在一篇文章中探讨所有这些设备的应用和内存需求难度很大。我计划在近期探讨这些设备的内存需求。但是,基本的要求不变,即低功耗、高速、小尺寸和高可靠性。

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