鑒于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的速度越來越高，對新型存儲器架構(gòu)的需求也日漸迫切。FCRAM填補(bǔ)了DRAM和SRAM之間性能上的空白，并且具有和DRAM相似的成本，特別是在存儲空間不斷增長而功能日漸趨同的趨勢下，它將在OC-192以及更高等級的應(yīng)用中更多地被選擇。本文詳細(xì)探討了將FCRAM應(yīng)用于OC-192以及更高等級通信系統(tǒng)中的設(shè)計考慮。

　　由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計已經(jīng)跨越OC-48達(dá)到OC-192以及更高的等級，存儲架構(gòu)就成為系統(tǒng)設(shè)計過程中的關(guān)鍵瓶頸。目前，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計師已經(jīng)被迫在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中采用針對PC優(yōu)化的存儲器件。在速度等級達(dá)到10Gbps范圍之時，這些足夠滿足更低速度需求的存儲架構(gòu)也開始突破應(yīng)用的限制。

　　FCRAM架構(gòu)是專為高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而開發(fā)的。上一期刊登的第一部分文章已經(jīng)對FCRAM架構(gòu)進(jìn)行了詳盡的探討。本文作為第二部分，將探究FCRAM如何解決網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用尤其是在OC-192/10Gbps線卡中遇到的問題。

　　線卡的存儲器需求

　　圖1顯示了一種典型的高端Sonet線卡設(shè)計。在此類卡中通常應(yīng)用的RAM功能包括：CPU數(shù)據(jù)存儲器、接收/發(fā)送緩沖存儲器、路由(查找)表存儲器以及數(shù)據(jù)包存儲器。

　　線卡上使用的CPU數(shù)據(jù)存儲器需要快速地緩存并處理送來的數(shù)據(jù)。但是，與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中使用的其它存儲器相比，此項功能所要求的存儲器密度與速度還是相對較低的。因此，在這種場合通常使用并非最先進(jìn)的高速靜態(tài)RAM(HSSRAM)。一種更常見的HSSRAM是同步流水線突發(fā)SRAM，密度通常為2至4Mb，而時鐘速度則為100到133MHz。

　　然而，設(shè)計師們正努力嘗試從線卡設(shè)計中移除CPU數(shù)據(jù)存儲器。由于其存儲密度不高，CPU設(shè)計師已經(jīng)將其集成到了CPU芯片上，因此不在需要獨(dú)立的存儲器IC。

     CPU存儲器正在從線卡設(shè)計中消失，緩沖存儲器卻繼續(xù)作為高速線卡設(shè)計師所關(guān)注的焦點(diǎn)而存在。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的緩沖存儲器必須支持在某種程度上數(shù)量平衡的讀與寫操作(所有寫入的數(shù)據(jù)最終都將被讀出，反之亦然)，相對較長的突發(fā)操作(4字、8字甚至更長)，有限的數(shù)據(jù)隨機(jī)性，以及相對較高的存儲密度。因此，以峰值帶寬衡量的突發(fā)速度是至關(guān)重要的，而隨機(jī)周期時延以及總線轉(zhuǎn)向時間則并非問題關(guān)鍵所在。基于以上需求，SDRAM或HSSRAM是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如OC-12以及OC-48接口設(shè)備)存儲架構(gòu)的當(dāng)然之選。

　　OC-192應(yīng)用的緩沖存儲器也有相似的功能特性，除了密度通常更高以支持更多的處理和更大的數(shù)據(jù)包，其時鐘速度和數(shù)據(jù)傳輸率也必須高得多。10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率折合到64位的存儲器總線上，每一位數(shù)據(jù)線的傳輸率就是156Mbps。

　　對目前存儲器解決方案的檢視表明，只有不多的幾個產(chǎn)品可以達(dá)到或超過156Mbps的帶寬。很明顯，傳統(tǒng)的SDRAM以及SRAM即使其時鐘頻率超過156MHz，但由于一些限制其有限帶寬的因素而無法達(dá)到156Mbps的帶寬(如上期第一部分所述)。一些較新的存儲器解決方案，包括SRAM陣營中的DDR、QDR、SigmaRAM產(chǎn)品以及DRAM陣營的FCRAM、DDR(時鐘頻率必須超過133MHz)、RDRAM可以滿足高性能緩沖存儲器的要求。

　　在以上各種選項中，DRAM解決方案，特別是FCRAM提供了更低的每位成本，但其初始存取時延指標(biāo)卻不如SRAM。但是畢竟初始存取時延沒有峰值帶寬那樣至關(guān)重要，而且FCRAM在理論上與SRAM具有相當(dāng)?shù)姆逯祹挘瑳Q定究竟選擇哪一種方案的主要因素是存儲密度。FCRAM通常的最低存儲密度是256Mb(×16位配置)，所以DRAM是容量大于或等于128MB的緩沖存儲器的最佳替代方案(假定存儲數(shù)據(jù)總線寬度是64位)。

　　必須注意到是，由于當(dāng)今的DRAM產(chǎn)品只能以公共I/O配置來供應(yīng)，一些分離I/O的SRAM產(chǎn)品，例如QDR，確實(shí)提供了比諸如FCRAM等DRAM方案更高的峰值帶寬。但是，究竟選擇DRAM還是SRAM歸根到底是性能與成本的權(quán)衡。另外由于緩沖存儲器密度的需求不斷提升，DRAM將在高端系統(tǒng)中流行開來。

　　路由表查找存儲器

　　與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的緩沖存儲器相反，查找表存儲器需要支持不平衡的讀寫周期比例(有時甚至超過10:1)，相對較短的數(shù)據(jù)突發(fā)，高度的數(shù)據(jù)隨機(jī)性和相對較低的存儲密度。因此，初始存取時延以及總線轉(zhuǎn)向時間就成為比峰值帶寬或突發(fā)速率更重要的指標(biāo)。

　　當(dāng)今查找表存儲器的常見解決方案主要包括傳統(tǒng)同步SRAM，與DRAM相比，其較低的初始存取時延是其主要特性。更進(jìn)一步，許多同步SRAM還增加了一些新特性來改進(jìn)其總線轉(zhuǎn)向時間。

　　在OC-192實(shí)現(xiàn)中，可以預(yù)見出于很多與緩沖存儲器相同的考慮，查找表存儲器的密度將不斷增長，主要是為了在每一塊線卡上支持更多的流量和用戶。對更快總線轉(zhuǎn)向時間的需求也是如此，盡管對于SRAM和DRAM而言，如果不在系統(tǒng)架構(gòu)上作重大改變是很難做到這一點(diǎn)的。實(shí)際上，很多像分離I/O SRAM這樣的新產(chǎn)品確實(shí)已經(jīng)改善了其總線轉(zhuǎn)向時間，但卻極大損害了其在非平衡讀寫應(yīng)用中的性能。