Διευθυνσιοδότηση crossbar σε μνήμες SRAM
Creators: name: Σπυριδόπουλος, Λάζαρος Ευσταθίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Κύτταρο μνήμης 8Τ
Crossbar decoding
Διευθυνσιοδότηση μνήμης RAM
8T memory cell
RAM addressing

description: Βασικό δομικό στοιχείο των περισσότερων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων αποτελούσε και αποτελεί το κύκλωμα μνήμης. Σχεδόν όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές, από ένα απλό ψηφιακό ρολόι έως ένα υπολογιστικό σύστημα πολλών επεξεργαστών, ενσωματώνουν κάποια ποσότητα μνήμης στην κατασκευή τους. Η μνήμη είναι απαραίτητη για την προσωρινή ή και μόνιμη αποθήκευση των δεδομένων από τα κυκλώματα επεξεργασίας, καθώς και για τη γρήγορη προσπέλαση τους. Την τελευταία δεκαετία η απαίτηση για περισσότερη μνήμη στα ηλεκτρονικά κυκλώματα έχει αυξηθεί, συνέπεια της αύξησης των απαιτήσεων των εφαρμογών, αλλά και ως ένας τρόπος αύξησης της απόδοσης των ηλεκτρονικών συσκευών. Με την περαιτέρω εξέλιξη των μικροεπεξεργαστών και την εμφάνιση των Systems on a Chip (SoC) αυξήθηκε επιπλέον και η απαίτηση για μεγαλύτερη ποσότητα και ταχύτητα μνήμης SRAM στα κυκλώματα αυτά, καθώς η SRAM είναι ο κύριος τύπος μνήμης που χρησιμοποιούν. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζεται στη λειτουργία της στατικής μνήμης τυχαίας προσπέλασης (SRAM) και ειδικότερα στον τρόπο διευθυνσιοδότησης της. Αναφέρονται ο τρόπος λειτουργίας, τα περιφερειακά κυκλώματα που την απαρτίζουν και ο τρόπος διευθυνσιοδότησης –ή αλλιώς ενεργοποίησης– των κυττάρων της μνήμης δια μέσου των αποκωδικοποιητών. Κατόπιν παρουσιάζεται η τεχνική διευθυνσιοδότησης Crossbar Addressing (με σταυρωτή διάταξη) και εφαρμόζεται σε ένα πίνακα μνήμης SRAM 1024 στοιχείων. Η διευθυνσιοδότηση με τεχνική Crossbar διευθυνσιοδότει τη μνήμη σε δύο διαστάσεις, επιτρέποντας την ενεργοποίηση ενός μόνο κελιού της μνήμης, σε αντίθεση με την κλασσική διευθυνσιοδότηση όπου ενεργοποιούνται όλα τα κελιά που αποτελούν μια λέξη της μνήμης. Με αυτό τον τρόπο η μνήμη καθίσταται πιο ευέλικτη ενώ παράλληλα μειώνεται και το μέγεθος των αποκωδικοποιητών. Κυκλώματα τύπου Crossbar είναι γνωστά από παλαιότερα, για τη χρήση τους σε άλλου τύπου εφαρμογές, ενώ η συγκεκριμένη τεχνική εφαρμόζεται πρώτη φορά σε κύκλωμα μνήμης SRAM. Το κύκλωμα υλοποιείται στο λογισμικό Cadence Virtuoso EDA και προσομοιώνεται για την λειτουργία του. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα της τεχνικής, πιθανές εφαρμογές και μελλοντική έρευνα
description: Memory has always been the basic structural component of electronic circuits. Almost all electronic devices, from a simple digital clock to a multiprocessing computer system, embed an amount of memory in their circuitry. Memory is necessary for temporary or permanent storage and for faster access of the data used by the processors. Over the last decade there is an increased demand for more memory in the electronic circuits, as a consequence of the increased applications’ demands, and also as a way of increasing the performance of the electronic devices. With the further microprocessors’ development and the appearance of Systems on a Chip (SoC), the demand for more and faster SRAM in these circuits has also increased, as SRAM is the main memory type which is used by them. This thesis focuses in the Static Random Access Memory operation and especially in the way the SRAM is addressed. SRAM’s operation principles, peripheral circuits, which are used, and the way the memory cells are addressed –or, in other words activated– via decoders are mentioned. After, the Crossbar Addressing scheme is presented and implemented on a 1024 cell SRAM memory. With the Crossbar Addressing scheme the memory matrix is addressed in two dimensions, allowing activating one single memory cell, instead of the classic memory addressing where a whole memory word is activated. By this way the memory becomes more flexible. On the other hand, decoders’ size is reduced. Crossbar-type circuits are known for being used in other applications, whereas it is the first time this addressing technique is applied on SRAM circuit. The circuit is implemented in Cadence Virtuoso EDA software and is simulated for its functionality. Advantages, possible applications and future work are also discussed