SDRAM时序与DDR系列内存详细图解剖析资源-CSDN文库

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SDRAM

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图解内存

终极图解内存上篇.pdf 3.51MB

终极图解内存下篇.pdf 3.48MB

终极图解内存上篇

序言 ..................................................................................................................................................2

SDRAM 内存模组的物理 Bank 与芯片位宽 .................................................................................3

SDRAM 内存模组与基本结构 .......................................................................................................3

1、物理 Bank..........................................................................................................................3

2、芯片位宽............................................................................................................................4

SDRAM 的逻辑 Bank 与芯片容量表示方法 .................................................................................5

1、逻辑 Bank 与芯片位宽 ......................................................................................................5

2、内存芯片的容量.................................................................................................................8

3、与芯片位宽相关的 DIMM 设计 .......................................................................................9

SDRAM 的引脚与封装 ...................................................................................................................9

SDRAM 芯片初始化、行有效、列读写时序..............................................................................11

芯片初始化.............................................................................................................................12

行有效.....................................................................................................................................13

列读写.....................................................................................................................................14

SDRAM 的读/写时序与突发长度 ................................................................................................17

数据输出（读）.....................................................................................................................17

数据输入（写）.....................................................................................................................19

突发长度.................................................................................................................................20

预充电 ............................................................................................................................................23

刷新 ................................................................................................................................................25

仓库物语.........................................................................................................................................26

SDRAM 的结构、时序与性能的关系（上）..............................................................................29

一、影响性能的主要时序参数.............................................................................................29

二、增加 PHR 的方法 ...........................................................................................................30

三、增加 PFHR 的方法.........................................................................................................31

四、内存结构对 PHR 的影响...............................................................................................32

五、读/写延迟不同对性能所造成的影响............................................................................33

六、BL对性能的影响...........................................................................................................34

本文摘自如下三个网站：.............................................................................................................36

序言

作为电脑中必不可少的三大件之一（其余的两个是主板与 CPU），内存是决定系统性能的关

键设备之一，它就像一个临时的仓库，负责数据的中转、暂存… …

不过，虽然内存对系统性能的至关重要，但长期以来，DIYer 并不重视内存，只是将它看作

是一种买主板和 CPU 时顺带买的“附件”，那时最多也就注意一下内存的速度。这种现象截

止于 1998 年 440BX 主板上市后，PC66/100 的内存标准开始进入普通 DIYer 的视野，因为

这与选购有着直接的联系。一时间，有关内存时序参数的介绍文章大量出现（其中最为著名

的恐怕就是 CL 参数）。自那以后，DIYer 才发现，原来内存也有这么多的学问。接下来，

始于 2000 年底/2001 年初的 VIA 芯片组 4 路交错（4-Way Interleave）内存控制和部分芯片

组有关内存容量限制的研究，则是深入了解内存的一个新开端。本刊在 2001 年第 2 期上也

进行了 VIA 内存交错控制与内存与模组结构的详细介绍，并最终率先正确地解释了这一类

型交错（内存交错有多种类型）的原理与容量限制的原因。从那时起，很多关于内存方面的

深入性文章接踵而至，如果说那时因此而掀起了一股内存热并不夸张。大量的内存文章让更

多的用户了解了内存，以及更深一层的知识，这对于 DIY 当然是一件好事情。然而，令人

遗憾的是这些所谓的内存高深技术文章有不少都是错的（包括后来的 DDR 与 RDRAM 内存

的介绍），有的甚至是很低级的错误。在这近两年的时间里，国内媒体上优秀的内存技术文

章可谓是寥若晨星，有些媒体还编译国外 DIY 网站的大篇内存文章，但可惜的是，外国网

站也不见得都是对的（这一点，似乎国内很多作者与媒体似乎都忽视了）。就这样，虽然打

开了一个新的知识领域，可“普及”的效果并不那么好，很多媒体的铁杆读者高兴地被带入内

存深层世界，但也因此被引向了新的误区。

不过，从这期间（2001 年初至今）各媒体读者对这类文章的反映来看，喜欢内存技术的玩

家大有人在且越来越多，这是各媒体“培养”的成果。这些用户已经不满足如何正确的使用内

存，他们更渴望深入的了解这方面原来非常贫乏的知识，这些知识可能暂时不会对他们在使

用内存过程中有什么帮助，但会大大满足他们的求知欲。在 2001 年初，我们揭开 VIA 芯片

组 4 路交错内存控制和部分芯片组有关内存容量限制之迷时，还是主要围绕着内存使用的相

关话题来展开，而且在这期间有关内存技术的话题，《电脑高手》也都是一笔带过。但在今

天，在很多人希望了解内存技术而众多媒体的文章又“力不从心”时，我们觉得有必要再次站

出来以正视听，也就是说，我们这次的专题不再以内存使用为中心，更多的是纯技术性介绍，

并对目前现存的主要内存技术误区进行重点纠正。

在最后要强调的是，本专题以技术为主，由于篇幅的原因，不可能从太浅的方面入手，所以

仍需要有一定的技术基础作保证，而对内存感兴趣的读者则绝不容错过，这也许是您最好的

纠正错误认识的机会！

在本专题里，当讲完内存的基本操作之后，我们会给大家讲一个仓库的故事，从中相信您会

更了解内存这个仓库是怎么工作的，希望您能喜欢。

SDRAM 内存模组的物理 Bank 与芯片位宽

虽然有关内存结构与时序的基础概念，在本刊 2001 年第 2 期的专题中就已有阐述，但在这

里为了保证专题的可读性，我们需要再次加强这方面的系统认识。正确并深刻理解内存的基

础概念，是阅读本专题的第一条件。因为即使是 RDRAM，在很多方面也是与 SDRAM 相似

的，而至于 DDR 与 DDR-Ⅱ、QBM 等形式的内存更是与 SDRAM 有着紧密的联系。

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。

PC133 时代的 168pin SDRAM DIMM

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（位）。

当时控制内存与CPU之间数据交换的北桥芯片也因此将内存总线的数据位宽等同于CPU 数

据总线的位宽，而这个位宽就称之为物理 Bank（Physical Bank，下文简称 P-Bank）的位宽。

所以，那时的内存必须要组织成 P-Bank 来与 CPU 打交道。资格稍老的玩家应该还记得 Pen

tium刚上市时，需要两条 72pin 的 SIMM 才能启动，因为一条 72pin -SIMM 只能提供 32bit

的位宽，不能满足 Pentium 的 64bit 数据总线的需要。直到 168pin-SDRAM DIMM 上市后，

才可以使用一条内存开机。下面将通过芯片位宽的讲述来进一步解释 P-Bank 的概念。

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，在 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-Ba

nk 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-Bank 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 16bit，常见的则是 8bit。这样，为了组成 P-Bank 所需的位宽，就需要多颗芯片并联

工作。对于 16bit 芯片，需要 4 颗（4×16bit=64bit）。对于 8bit 芯片，则就需要 8 颗了。

以上就是芯片位宽、芯片数量与 P-Bank 的关系。P-Bank 其实就是一组内存芯片的集合，这

个集合的容量不限，但这个集合的总位宽必须与 CPU 数据位宽相符。随着计算机应用的发

展，一个系统只有一个 P-Bank 已经不能满足容量的需要。所以，芯片组开始可以支持多个

P-Bank，一次选择一个 P- Bank 工作，这就有了芯片组支持多少（物理）Bank 的说法。而

在 Intel 的定义中，则称 P-Bank 为行（Row），比如 845G 芯片组支持 4 个行，也就是说它

支持 4 个 P-Bank。另外，在一些文档中，也把 P-Bank 称为 Rank（列）。

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-Ba

nk 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（Chip Select，简称片选或 CS），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 DI

MM 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-Bank 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 Registered 模组中非常普遍。有关内存模组的设计，将在后面的相关章节中继

续探讨。

SDRAM 的逻辑 Bank 与芯片容量表示方法

1、逻辑 Bank 与芯片位宽

讲完 SDRAM 的外在形式，就该深入了解 SDRAM 的内部结构了。这里主要的概念就是逻

辑 Bank。简单地说，SDRAM 的内部是一个存储阵列。因为如果是管道式存储（就如排队

买票），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，你可以把它想象成一张表格。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

wuxian0009

2011-10-24

还行,但时序讲解的还是不够深入

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