您的Quad设备是否会影响您的系统性能

越来越多的嵌入式和物联网设备需要比使用嵌入式闪存或 SRAM 在片上经济地实现更多的程序存储器。对于这些设计，越来越多的设计转向就地执行 （XiP） 操作，其中代码直接从外部 NOR 闪存设备执行，这样可以实现系统的可扩展性。

大多数设计人员通常会为其 XiP 系统选择四通道串行外设接口 （SPI） 存储器，因为它是成本最低的选择。但是，根据具体应用，设计人员在使用 Quad 器件时可能无法满足性能要求。

他们可以通过进行软件优化来解决这个问题，但这样的改变往往需要软件团队花费数周甚至数月的时间来优化设计，即便如此，优化仍然可能不够。最终可能有必要从设计中消除特征。另一种选择可能是提高处理器的时钟速度以实现必要的性能，但这可能会带来收益递减并增加系统能耗和潜在的电池尺寸，从而增加成本。当然，有些设计的处理器已经以最大时钟速度运行，在这种情况下，可能需要升级到更快、更昂贵的处理器。

设计人员应该考虑的一个选项是从四路 SPI 设备转移到八路 SPI 设备以进行设计。虽然此举不会对所有应用程序产生巨大影响，但有些应用程序将受益匪浅。在那些对闪存性能敏感的应用程序中可以看到这种优势。

预测这一点的简单方法是查看 SPI 总线上的流量。如果您的应用程序大部分时间都在缓存之外运行，那么您将不会在总线上看到很多事务。当您开始看到总线的大量流量/高利用率时，您就会知道它更依赖于闪存。如果总线利用率很高，那么切换到像 Adesto 的 EcoXiP 这样的八通道设备的收益是相当可观的。最终，这可以转化为显着的能源和成本节约。

我们使用逻辑分析仪测量四通道模式下的 SPI 总线利用率，以了解它与切换到八通道器件时的系统加速有何关联。我们运行 CoreMark 基准测试，通过以固定的时间间隔（缓存失效）清除缓存内容，在总线上产生更多/更少的流量。这些缓存失效旨在模拟任务切换和中断频繁的实时系统场景。通过使间隔越来越短，我们增加了公共汽车上的交通量。

您可以看到，在某些区域，Quad 和 Octal 性能之间的差异并没有那么大，但随后会向上摆动。在这一点上，值得考虑转向八进制设备。当应用程序展示 60% 或更高的 SPI 总线利用率时，您会看到好处。

在许多系统中，功率是一个重要的考虑因素。我们希望确保使用八进制设备可以获得的额外性能不会与更高的系统级功耗进行权衡。我们使用相同的设置来测量 NXP i.MX RT1050 MCU 在 eXecute-in-Place 模式下运行时的功耗。我们使用相同的技术以固定的时间间隔注入缓存失效，并测量了 MCU 和闪存的功率。下图显示，在我们测试的所有场景中，Octal EcoXiP 比传统的 Quad 设备更节能。EcoXiP 在每种情况下每 mW 提供更多的 CoreMarks。有趣的是，EcoXiP 的功率优势随着更严格的工作负载而增加，这些工作负载有更多的缓存未命中，因此 SPI 总线上的流量也更多。

如果您使用的是 NXP i.MX RT1050 之类的设备，您可以轻松地将您的 Quad 设备更换为 Octal 设备，因为该芯片经过巧妙的架构设计以支持两者。

审核编辑：郭婷