数据获取及交换是多CPU系统的重要组成部分。在这类系统中,数据交换要求的通讯速率往往很高,平均速率一般在10k左右,有时甚至达100k以上。传统的并行接口和串行接口设计无论在通信速率,还是在可靠性方面都不易满足要求。而双端口RAM则是一个较好的实现方案。它具有通讯速率高、接口设计简单等特点,因而在设计中得到广泛的应用。
1 常用双端口RAM的结构特点
1.1 通用集成电路组成的双端口
采用通用集成电路组成的双端口RAM如图1所示。一般的RAM只有一套地址总线、数据总线和读写控制线,因此,两端CPU芯片的三总线必须经过缓冲隔离才能共享静态RAM。具体工作过程是两个CPU的地址信号和读写控制信号全中接入仲裁电路,由仲裁电路判断访问双端口RAM的CPU,并使能相应的总线缓冲器。若两个CPU在同一段时间内访问共享的RAM的发生竞争,则由仲裁电路迫使后访问的CPU处于等待状态,一旦前一个CPU访问结束,再由仲裁电路打开缓冲器,以使后一个CPU接通RAM并进行访问。
该电路的特点是成本低、简单且存储量大,其容量在64k～128k之间。缺点是在两个CPU发生竞争时,有一方CPU必须等待,因而降低了访问效率。
1.2 专用双端口RAM芯片
目前市场上有多种专用双端口RAM芯片,如IDT7132/7142、DS1609等。这些芯片有两套完全独立的数据线、地址线和读写控制线,因而可使两个CPU分时独立访问其内部RAM资源。由于双CPU同时访问时的仲裁逻辑电路全部集成在双端口RAM内部,因而需要用户设计的电路比较简单。双端口RAM内一般都有一个总线抢占优先级比较器,只要双CPU不同时访问同一存储单元,那么较先送出地址的CPU将拥有该单元的本次访问优先权,而另一个CPU的地址与读写信号将被屏蔽掉,同时通过“busy”引脚告知该CPU以使之根据需要对该单元重新访问或撤消访问。
专用双端口RAM的优点是通讯速度快,实时性强,接口比较简单,两边CPU都可主动进行数据传输;缺点是成本高,需要克服竞争现象。
以上两种技术方案各有优点,在要求存储量较大时,一般采用通用集成电路组成的双端口RAM;在通信实时性要求较高的而通信数据量不大时,一般采用专用双端口RAM芯片。
在实际应用中,双端口RAM与并行接口与串行接口相比,它不仅能利用其两端口异步操作来读写数据,而且可用作多CPU微处理系统CPU的数据交换接口,从而简化了对各CPU之间数据通信规约的要求,提高了系统数据通信处理的可靠性,同时提高了CPU之间数据交换的实响应速度。