2. 最基本的BlockRAM

2.1 BlockRAM的初探

BlockRAM资源对FPGA来说也是非常重要的，我们的很多设计用到了BlockRAM以后，可以变得设计非常灵活，这样我们就可以设计出很多高效能的应用。了解BlockRAM的一些情况，对我们来说也是一个很重要的事情。

大家都知道，每个FPGA设计需要一定的内存资源。一般来说，相对于DDR来说小一点的空间，我们都是通过频繁调用的块RAM实现的。所有7系列的FPGA都具有相同架构的BlockRAM，每一块BlockRAM是36KB大小的真正的双端口存储器，经常被我们用来构建FIFO，大量的数据存储以及有限状态机，同时7系列有专用硬件，可以将BlockRAM转换成FIFO，供大家在设计的时候使用。

因为7系列器件具有相同的BlockRAM资源，这使得我们的设计能够快速的在7系列之间切换。他们和Virtex-6使用了相同的RAM资源，这样我们也可以方便的把Virtex-6中的设计升级到7系列中。

7系列的BlockRAM的时钟频率可以达到600MHz，这种结构包括输出寄存器，让更快的输出时钟速度，但是，对不起，它会增加延迟。每个RAM块具有独立的读和写端口、宽度，每个端口具有它自己的时钟和不同的读写位宽比例。 XILINX的Block RAM中包括一个可配置的端口位宽长宽比功能，这样做的好处，就是允许每个Block RAM端口有一个自定义的位宽。这有助于用户使用BlockRAM实现更多的应用，而不是需要我们在BRAM外作额外的逻辑来处理位宽差异，增强了用户的使用效率。举一个简单的例子，用户给端口A可以写数据，并且按照字节加上使用的奇偶校验位，那么用户可以从端口A读出的数据不带任何校验信息，但是从B端口，用户可以选择位宽16位，但是带2位的奇偶校验，也可用选择位宽32位，但是带4位的奇偶校验位。基本上，未来用户使用BlockRAM的时候会使用到有很多关于这方面的配置比例问题，以及如何配置用户的端口宽度的灵活性。每块XILINX的BlockRAM都可以用作真双端口存储器，简单双端口或单端口配置，这个在生成IP核的时候会遇到。

BlockRAM也可级联的，这意味着它们可以被连接在一起，形成更大的存储空间（包括BlockRAM，也包括FIFO）。和Virtex-6的BlockRAM类似，7系列的BlockRAM也有一个字节写使能信号，这对那些要使用MicroBlaze的用户来说，他们可以在比特流配置过程中初始化块存储器内容。那么，如果用户在运行复位时，仅仅只能复位就寄存器的内容，而不能复位BlockRAM的内容。当然，只要用户想要复位存储器的内容，只要重新写入新的数据即可。

和Virtex-6一样，7系列的BlockRAM有ECC功能能够修正错误的bit信息。这是专门的硬件电路来实现的，不需要用户进行相关逻辑代码来实现。另外，7系列的BlockRAM和Virtex-6的不同在于，7系列需要专门的电源来给BlockRAM提供电源。如果用户使用7系列的-1L速度等级，要注意正确的操作，-1L的核心电压有所降低，但是BlockRAM的供电需求没有降低。没有使用的BlockRAM通过配置比特流自动断电，这减小了FPGA总功率，这一点在追求低功耗的应用上，考虑使用。

每块7系列的BlockRAM大小为36Kb的，但是允许每个BlockRAM块被分割成2个18Kb存储空间。但是18Kb的存储块不能被进一步分割。这样就保证了BlockRAM的有效使用，也增加了灵活性。这个功能非常有意思，因为它能够保证你不会浪费你的BlockRAM存储器，让你享受到仿佛更多的存储空间，用户可以用它来传递不同时钟域的数据，可以用来作为FIFO, 至于怎么用，用户可以根据需求雕琢一下即可。
用户只要想把FPGA功能发挥到极致，建议必须考好考虑XILINX给提供的这个功能。这一点与Spartan-6和Virtex-6不同，用户使用时要注意。

2.2 7系列BlockRAM资源的小结

对7系列的FPGA的BlockRAM做一个简单的总结：

7系列都具有相同的BlockRAM架构；可以实现完全同步操作，所有输出锁存；可选内部流水线寄存器，提高工作频率；两个独立的端口访问存储数据，包括独立的地址，时钟，写使能，时钟使能，独立的数据宽度；IP核配置时，有多个配置选项：真正的双端口，简单双端口，单端口；可以级联，生成更大的存储空间；按照字节使能；专用电路高效配置电路；具有ECC功能；独立Vbram供电，但是要注意-1L BlockRAM存储器供电电源的使用。