圖解SDRAM工作流程

1、圖解SDRAM工作流程：倉庫物語（高手進(jìn)階，終極內(nèi)存技術(shù)指南完整/進(jìn)階版） (2008-05-30 08:56) 貨物基地（主板）連接著物資（數(shù)據(jù)）的供求方。基地的貨物調(diào)度廠房（北橋芯片）掌管著若干個用于臨時供貨/生產(chǎn)與存儲的倉庫基地（P-Bank），它們通常隸屬于某一倉儲集團(tuán)（DIMM），這種基地與調(diào)度廠房之間必須由64條傳送帶聯(lián)系著（P-Bank位寬），每條傳送帶一次只能運送一個標(biāo)準(zhǔn)的貨物（1bit數(shù)據(jù)），而且一次至少要傳送64個標(biāo)準(zhǔn)貨物，這是它們之間的約定，倉庫基地必須滿足。（點擊放大）上圖（點擊放大）就是這樣的一個倉庫基地（P-Bank），它由4個大倉庫（內(nèi)存芯片）組成，它們的規(guī)模都相

2、當(dāng)大，每個大倉庫為基地提供16條傳送帶（芯片位寬為16bit），總共加起來剛好就是64條。每個大倉庫里都有四個規(guī)模和結(jié)構(gòu)相同的子倉庫（L-Bank），它們都被統(tǒng)一編了號。而子倉庫中有很多層（行），每層里又有很多的儲藏間（列），每個儲藏間可以放置16個標(biāo)準(zhǔn)貨物，雖然子倉庫的規(guī)模很大，但每一層和每一個房間也都編好了號，而且每一層都有一個搬運工在值班。為了與外界聯(lián)系方便，倉儲集團(tuán)與調(diào)度室設(shè)置了專線電話，和一個國家一樣，每個倉庫基地有一個區(qū)號（片選），另外還有四個子倉庫號碼（L-Bank地址），是所有大倉庫共享的，一個號碼對應(yīng)所有大倉庫中編號相同的子倉庫。而專線電話的數(shù)量也是四個，這樣可保證與某個子倉

3、庫通話時不會妨礙給其他子倉庫打電話。在子倉庫的每層則設(shè)立分機(jī)給搬運工使用。子倉庫的樓下就是傳送帶，找到貨物把它扔到上面。但每個大倉庫只有一個傳送帶，也就是說同一時間內(nèi)只能有一個子倉庫在工作。每個子倉庫都有一個自己的生產(chǎn)車間（讀出放大器）負(fù)責(zé)指定貨物的生產(chǎn)，并且每個大倉庫都有一個外運站（數(shù)據(jù)輸出寄存器）和寄存托運處（數(shù)據(jù)輸入寄存器與寫入驅(qū)動器）與傳送帶相連，前者負(fù)責(zé)貨物的輸出中轉(zhuǎn)，后者負(fù)責(zé)所接受貨物并寄存然后幫助搬運工運送到指定儲藏間。那么它是如何與調(diào)度廠房協(xié)同工作的呢？ 1、需求方有貨物請求了，這個請求發(fā)送到調(diào)度廠房，調(diào)度人員開根據(jù)貨主的要求給指定的子倉庫打電話，電話號碼是：區(qū)號+子倉庫號碼+

4、樓層分機(jī)（片選+L-Bank尋址+行有效/選通）。那一層的搬運工接到電話后就開始準(zhǔn)備工作。 2、當(dāng)搬運工點亮所有儲藏間的門牌（tRCD）之后，調(diào)度人員會告訴搬運工，貨物放在哪個儲藏間里（列尋址），如果貨物很多，并且是連續(xù)存放的，調(diào)度員會通知搬運工：“一會兒要搬的時候，從起始房間開始連續(xù)將后面的n個房間的貨物都搬出來，我就不再重復(fù)了”（突發(fā)傳輸）。但是，他告訴搬運工要等一下，要求所有大倉庫的人員統(tǒng)一行動，先別出貨。 3、根據(jù)事先的規(guī)定，搬運工在經(jīng)過指定的時間后開始將貨物扔到傳送帶上，傳送帶開始運轉(zhuǎn)并將貨物送到生產(chǎn)車間，由它來復(fù)制出全新的貨物，然后再送到傳送帶上通過外運站向調(diào)度廠房運去。人們通常把

5、從搬運工找到具體儲藏間開始，到貨物真正出現(xiàn)在送往調(diào)度廠房的傳送帶上的這段時間稱之為“輸出潛伏期”（CL），而從值班人把貨物扔到傳送帶到貨物開始傳向調(diào)度廠房的這段時間，被稱為“貨物輸出延遲”（tAC），它體現(xiàn)了值班人員的反應(yīng)時間和生產(chǎn)車間的效率，也影響著倉庫基地所在集團(tuán)（DIMM）的名聲。 4、在這個搬運工工作的同時，由于電話對于編號相同的子倉庫是并聯(lián)的，所以其他子倉庫相同樓層的搬運工也收到相同的命令，從相同編號的房間搬出貨物，運向各自的生產(chǎn)車間。此時，同一批貨物同時出現(xiàn)在各自的16條傳送帶上，并整齊地向調(diào)度廠房運去。 5、當(dāng)貨物傳送完后，原始貨物還要送回儲藏間保管，這是必須的，但如果沒有要求，

6、貨物可以一直保留在生產(chǎn)車間，如果再有需要就再生產(chǎn)，而不用再麻煩搬運工了（讀出放大器相當(dāng)于一個Cache）。調(diào)度人員接著會進(jìn)行下一批貨物的調(diào)度，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)下一批貨物在上次操作的子倉庫中，但不在剛才通話的那一層，只能再重新?lián)茈娫?。這時，他通知各子倉庫貨物翻新運回，清理生產(chǎn)車間，之后掛斷電話（預(yù)充電命令），這一切必須要在指定時間里（tRP）完成，然后才能給新的樓層打電話。搬運員接到通知后，就將這一層中所有房間的貨物都拿到生產(chǎn)車間進(jìn)行翻新（沒有貨物的就不用翻新），然后再搬回儲藏間。干完這一切之后，搬運工掛了電話（關(guān)閉行）就可以休息了，他們稱這種工作為“貨物清理返運”（預(yù)充電）。這個工作的速度也要快，否則

7、同樣會影響集團(tuán)名聲。當(dāng)然，這個工作可以讓搬運工自動完成（自動預(yù)充電），只需調(diào)度員在當(dāng)初下搬運指令時提醒一他：“貨物運送完了，就進(jìn)行貨物清理返運吧，我不管了”（用A10地址線）。 6、當(dāng)有貨物要運來存儲時，調(diào)度員在向子倉庫發(fā)送貨物的同時就給指定的樓層打電話，讓他們準(zhǔn)備好房間，此時貨物已經(jīng)到了寄存托運處，沒有任何的運送延遲（寫入延遲=0），搬運工在托運間的幫助下，向指定的儲藏間運送貨物，這可需要一定的時間了，他們稱之為貨物堆放時間（tWR），必須給足搬運工們這一時間，而不能在這期間里讓他們干其他的工作，否則他們會令貨物丟失并罷工（注：本插欄是對DRAM操作的形象性描述，謹(jǐn)供輔助性理解本專題，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?/p>

8、操作說明見上文。另外，在此請各位讀者注意，將內(nèi)存比喻為倉庫只是為了形象化描述，而不要把內(nèi)存等同理解為存儲，它們是有本質(zhì)的不同的，在本文的比喻中，它只是一個臨時性倉庫，這一點請大家分清，不要因此產(chǎn)生新的錯誤概念。）SDRAM學(xué)習(xí)筆記 (2007-3-14 23:15) SDRAM學(xué)習(xí)筆記1.SDRAM的burst mode：SDRAM是一種命令型動作的設(shè)備，就算讀寫資料只有一個也要先下命令才可以用，為了增加工作效率，就產(chǎn)生了一種傳送一個命令，寫多個數(shù)據(jù)的模式，這就是burst mode。burst mode是一種利用內(nèi)部列地址發(fā)生器來工作的高速讀寫模式，只要設(shè)置最開

9、始的列地址，后面的地址就可以通過內(nèi)部的列地址發(fā)生器來自動生成。2.為什么要做precharge動作？ 關(guān)閉正在作用的SDRAM bank，算是一種結(jié)束命令，后面可以下新的命令。我想這是和SDRAM內(nèi)部管理有關(guān)。(這是從網(wǎng)上查到的，感覺不夠詳細(xì)，也不太理解)3.自動刷新功能？動態(tài)存儲器（Dynamic RAM）都存在刷新問題。這里主要采用自動刷新方式，每隔一段時間向SDRAM發(fā)一條刷新命令。4.SDRAM的地址線:在我們一般用的什么SRAM啊，PSRAM啊，RAM啊，一般而言都是有多少根地址線，然后可以算出尋址空間，比如有11根地址線，那尋址空間就是2的11次方減1。但是SDRAM是分列地址和行

10、地址的，行、列地址線是復(fù)用的，所以有時候我們看到說尋址空間有多大多大，但是看看地址線怎么就那么幾根啊，呵呵。SDRAM一般還有2根BANK的線，分成4個BANK，在有的處理器的SDRAM控制模塊中，這兩根線可能映射到地址線的某兩根去。一般芯片常按照以下方式寫芯片的配置，比如4Meg x 4 x 16，那這個芯片就是256Mbits。其中16指數(shù)據(jù)線是16根，中間一個4是只分4個BANK， 每個BANK是4Meg。5.SDRAM的初始化:SDRAM上電后使用前必須要經(jīng)過一段初始化操作才可以使用。這個操作過程是標(biāo)準(zhǔn)的過程。這個過程如下 A:   precharge B:

11、0;  auto-refresh C:   Load Mode Register D: Normal Read/Write 在上電后輸入初始化命令值錢，最少要100us延遲（這個其實很容易滿足，呵呵）。 在輸入precharge命令后，因為必須是對所有BANK進(jìn)行Precharge，所以A10這個管腳要設(shè)置成高，因此在Precharge后面要做一個讀的操作，這個操作最主要的是在SDRAM的尋址空間里設(shè)置的地址必須是A10是高的。 在輸入Auto-refresh命令后，一般要跟幾句空操作或者讀什么之類的，反正要達(dá)到延遲的目的，以使得SDRAM有時間來完成refres

12、h。 之后就是要設(shè)置SDRAM的模式寄存器，這個寄存器里一般設(shè)置了burst長度，CAS，burst類型，操作模式，還有是設(shè)置SDRAM是工作在單個讀寫操作還是burst操作下。而這個寄存器的設(shè)置也是通過地址線來設(shè)置的，所以在發(fā)出Load Mode Register命令后要做一個操作可是使得在SDRAM的地址線上出線的值就是你要設(shè)置的值。這里很有必要提醒的一下的是，這個操作是8位的操作，切記切記。 設(shè)置完模式寄存器后就進(jìn)入正常操作模式。 實際上具體的操作要跟選用的處理器的SDRAM控制模塊相結(jié)合來設(shè)置。對于這些初始化命令比較直觀的理解就是拿邏輯分析儀來分析。 在這里需要提醒一下CAS這個參數(shù)很

13、重要。還有SDRAM必須要刷新的，因此刷新頻率可以按照手冊算出來的，但是設(shè)置的高一點也是可以的。常常SDRAM都有工作頻率，但是也可以工作在低一點的頻率上，比如PC133的，你工作到100也是可以的，設(shè)置基本不需要修改。6.基本讀寫操作：SDRAM的基本讀操作需要控制線和地址線相配合地發(fā)出一系列命令來完成。先發(fā)出BANK激活命令（ACTIVE），并鎖存相應(yīng)的BANK地址（BA0、BA1給出）和行地址（A0A12給出）。BANK激活命令后必須等待大于tRCD(SDRAM的RAS到CAS的延遲指標(biāo))時間后，發(fā)出讀命令字。CL（CAS延遲值）個工作時鐘后，讀出數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。在讀操作的最后

14、，要向SDRAM發(fā)出預(yù)充電（PRECHARGE）命令，以關(guān)閉已經(jīng)激活的頁。等待tRP時間（PRECHARGE）命令，以關(guān)閉已經(jīng)激活的頁。等待tRP時間（PRECHAREG命令后，相隔tRP時間，才可再次訪問該行）后，可以開始下一次的讀、寫操作。SDRAM的讀操作只有突發(fā)模式（Burst Mode），突發(fā)長度為1、2、4、8可選。 SDRAM的基本寫操作也需要控制線和地址線相配合地發(fā)出一系列命令來完成。先發(fā)出BANK激活命令（ACTIVE），并鎖存相應(yīng)的BANK地址（BA0、BA1給出）和行地址（A0A12給出）。BANK激活命令后必須等待大于tRCD的時間后，發(fā)出寫命令字。寫命令可以立即寫入，需寫入數(shù)據(jù)依次送到DQ（數(shù)據(jù)線）上。在最后一個數(shù)據(jù)寫入后延遲tWR時間。發(fā)出預(yù)充電命令，關(guān)閉已經(jīng)激活的頁。等待tRP時間后，可以展開下一次操作。寫操作可以有突發(fā)寫和非突發(fā)寫兩種。突發(fā)長度同讀操作。 7.其他：我們有時候看到有的原理圖上數(shù)據(jù)線有倒過來接的，其實這個無所謂的，反過接，寫進(jìn)去的就是反的，但是讀出又反了一下，反反兩次正好沒反。 延伸一下到DDR，其實DDR就是SDRAM