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嵌入型系統之記憶體設計要領
 

【作者: David Naylor】   2002年10月05日 星期六

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嵌入型系統中處理器MIPS與週邊元件間的頻寬差距日漸擴大。系統效能並非完全取決於處理器的速度。雖然較高MIPS效率的處理器可提供更高的系統效能,但週邊元件的延遲最終仍會成為系統效能的瓶頸。針對匯流排與元件效能的分析,所得到的結果是處理器與元件效能無法完美配合,讓客戶必須面對「成本」與「效能」兩難取捨的窘境。


現今的系統是透過多層級子系統所組成,子系統之間的存取時間皆不相同。(圖一)顯示一個分層式「金字塔型」的效能架構:由頂層到底層分別表示速度由快到慢的層級。上方的六個子層各代表一套嵌入型系統。由上而下,各層的元件分別為:


  • 1. 中央處理器(CPU)


  • 2. 快取記憶體 (Cache memory)


  • 3. 處理器區域匯流排 (Processor Local Bus; PLB)


  • 4. 速度快且體積小的靜態隨機存取記憶體子系統


  • (Static Random Access Memory; SRAM)


  • 5. 速度慢且體積大的動態隨機存取記憶體子系統


  • (Dynamic Random Access Memory; DRAM)


  • 6. 輸入/輸出 (Input/Output; I/O)子系統:此種輸出/輸入的介面可能包括SCSI介面、光纖通道 (Fibre Channel; FC)、PCI 介面 (Peripheral Component Interconnect; PCI)與其它匯流排或是通訊協定


  • 7. 磁碟陣列 (Disk array)- 包括以整合電子式驅動介面 (Integrated Drive Electronics; IDE) 、SCSI或是光纖通道(FC)等介面


  • 8. 磁帶子系統 (Tape subsystem)



在這個「金字塔式」的架構圖中,愈接近底部的子系統,其需要較長的存取時間。例如:32位元中央處理器(CPU)運作速度高達200 MHz(5 ns的週期時間),而IDE磁碟陣列介面硬碟機以每秒33 MB的速度傳送資料,在32位元的匯流排中,33 MB/s 等於8.25 MHz 的運作速度 (121 ns 週期時間)。因此,32位元CPU比IDE磁碟陣列介面的速度快達24倍。
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