sdram原理和时序

SDRAM 的原理和时序

一、 SDRAM 内存模组与基本结构

我们平时看到的 SDRAM 都是以模组形式出现，为什么要做成这种形式呢？这首先要接触到两

个概念：物理 Bank 与芯片位宽。

1、 物理 Bank

传统内存系统为了保证 CPU 的正常工作，必须一次传输完 CPU 在一个传输周期内所需要的数

据。而 CPU 在一个传输周期能接受的数 据容量就是 CPU 数据总线的位宽，单位是 bit

不过要强调一点，P-Bank 是 SDRAM 及以前传统内存家族的特有概念，RDRAM

中将以通道（Channel）取代，而对 于像 Intel E7500 那样的并发式多通道 DDR 系

统，传统的 P-Bank 概念也不适用。

2、 芯片位宽

上文已经讲到 SDRAM 内存系统必须要组成一个 P-Bank 的位宽，才能使 CPU 正常工作，那么

这个 P-Bank 位宽怎么得到呢 ？这就涉及到了内存芯片的结构。

每个内存芯片也有自己的位宽，即每个传输周期能提供的数据量。理论上，完全可以做出一个

位宽为 64bit 的芯片来满足 P-Ban k 的需要，但这对技术的要求很高，在成本和实用性方面也

都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较小。台式机市场所用的 SDRAM 芯片 位宽最高也就是

回到开头的话题，DIMM 是 SDRAM 集合形式的最终体现，每个 DIMM 至少包含一个 P-Bank

的芯片集合。在目前的 DIMM 标准中，每个模组最多可以包含两个 P-Bank 的内存芯片集合，

虽然理论上完全可以在一个 DIMM 上支持多个 P-Bank，比如 SDRAM DIMM 就有 4 个芯片选

择信号，理论上可以控制 4 个 P-Bank 的芯片集合。只是由于某种原因而没有这么去做。比如

设计难度、 制造成本、芯片组的配合等。至于 DIMM 的面数与 P-Bank 数量的关系，在 2001

年 2 月的专题中已经明确了，面数≠P-Ba nk 数，只有在知道芯片位宽的情况下，才能确定 P-

Bank 的数量，大度 256MB 内存就是明显一例，而这种情况在 Regist ered 模组中非常普遍。有

票），就很难做到随机访问了。

阵列就如同表格一样，将数据“填”进去，你可以它想象成一张表格。和表格的检索原理一

样，先指定一个行（Row），再指定一个列 （Column），我们就可以准确地找到所需要的单

元格，这就是内存芯片寻址的基本原理。对于内存，这个单元格可称为存储单元, 那么这个表

格（存储阵列）叫什么呢？它就是逻辑 Bank（Logical Bank，下文简称 L-Bank）。

由于技术、成本等原因，不可能只做一个全容量的 L-Bank，而且最重要的是，由于 SDRAM

的工作原理限制，单一的 L-Ban k 将会造成非常严重的寻址冲突，大幅降低内存效率（在后文

中将详细讲述）。所以人们在 SDRAM 内部分割成多个 L-Bank，较 早以前是两个，目前基本

都是 4 个，这也是 SDRAM 规范中的最高 L-Bank 数量。到了 RDRAM 则最多达到了 32 个，在

最新 DDR-Ⅱ的标准中，L-Bank 的数量也提高到了 8 个。

现在我们应该清楚内存芯片的基本组织结构了。那么内存的容量怎么计算呢？显然，内存芯片

的容量就是所有 L-Bank 中的存储单元 的容量总合。计算有多少个存储单元和计算表格中的单

元数量的方法一样：

存储单元数量=行数×列数（得到一个 L-Bank 的存储单元数量）×L-Bank 的数量

在很多内存产品介绍文档中，都会用 M×W 的方式来表示芯片的容量（或者说是芯片的规格/

组织结构）。M 是该芯片中存储单元的总数 ，单位是兆（英文简写 M，精确值是 1048576，

而不是 1000000），W 代表每个存储单元的容量，也就是 SDRAM 芯片的 位宽（Width），单

位是 bit。计算出来的芯片容量也是以 bit 为单位，但用户可以采用除以 8 的方法换算为字节

（Byte） 。比如 8M×8，这是一个 8bit 位宽芯片，有 8M 个存储单元，总容量是 64Mbit

（8MB）。