Sulautettujen suorittimien muistityypit

Abstract

Tässä kirjallisuuskatsauksessa tutustutaan sulautettujen suorittimien muistityyppeihin. Muistiteknologioiden nopea kehittyminen viime vuosina on tuonut perinteisesti sulautetuissa suorittimissa käytettyjen muistityyppien rinnalle myös uusia ratkaisuja. Ferrosähköinen muisti (FRAM) ja faasimuutokseen perustuva muisti (PRAM) edustavat tässä työssä uusia, jo kaupallistettuja muistityyppejä. Sulautettujen järjestelmien suunnittelussa energiankulutus on keskeinen kriteeri. Niinpä muistityyppien ominaisuuksia tarkastellaan ja muistityyppejä vertaillaan keskenään ennen muuta energiankulutuksen näkökulmasta. Lopuksi tutustutaan kahteen mikro-ohjaimeen, joissa käytetään eri muistityypeistä koostuvia muistikonfiguraatioita.

Tämän kirjallisuuskatsauksen perusteella voidaan todeta, että korvaamalla nykyisissä mikro-ohjaimissa yleisimmin haihtumattomana muistina käytetty flashmuisti ferromagneettisella muistilla (FRAM), voitaisiin saavuttaa energiatehokkaampi ja erityisesti langattomiin IoT-sovelluksiin paremmin soveltuva muistiratkaisu. FRAM soveltuisi yksinään käytettäväksi yhdistettynä käsky- ja datamuistina esim. energiankeruusovelluksissa. Vaikka sulautettu muisti voidaan toteuttaa pelkällä FRAM:lla, tarjoaa SRAM:iin ja FRAM:iin perustuva muistikonfiguraatio kuitenkin energiatehokkaamman ratkaisun, jonka energiankulutusta voidaan edelleen pienentää tehokkaalla muistiviittausten optimoinnilla.

The memory types used as embedded memory in microcontrollers are discussed in this literature review. There has been a rapid technical development in the area of the memory technologies during the last few years. As a result, it has emerged some new memory types that have been used in the memory configurations of the microcontrollers in parallel with more traditional memory types. The ferromagnetic memory (FRAM) and phase change memory (PRAM) are in the scope of the review. The properties of the memory types are specially considered from the perspective of energy consumption. Finally, two widely used microcontrollers representing two different memory configurations are discussed as examples of embedded memory types.

On the basis of this literature review, it seems that the replacement of the flash as a non-volatile memory by the ferromagnetic memory (FRAM) makes sense from the perspective of energy consumption. FRAM can also be implemented as unified memory which makes it a very attractive memory type for the IoT and energy-harvesting applications too. However, the memory configuration based on SRAM and FRAM is more energy efficient. The energy efficiency of SRAM-FRAM hybrid configuration can be further increased by optimizing the memory access routines.