SDRAM存儲(chǔ)器工作原理和時(shí)序的詳細(xì)介紹

　　一、 SDRAM內(nèi)存模組與基本結(jié)構(gòu)

　　我們平時(shí)看到的SDRAM都是以模組形式出現(xiàn)，為什么要做成這種形式呢？這首先要接觸到兩個(gè)概念：物理Bank與芯片位寬。

　　1、 物理Bank

　　傳統(tǒng)內(nèi)存系統(tǒng)為了保證CPU的正常工作，必須一次傳輸完CPU在一個(gè)傳輸周期內(nèi)所需要的數(shù)據(jù)。而CPU在一個(gè)傳輸周期能接受的數(shù) 據(jù)容量就是CPU數(shù)據(jù)總線的位寬，單位是bit（位）。當(dāng)時(shí)控制內(nèi)存與CPU之間數(shù)據(jù)交換的北橋芯片也因此將內(nèi)存總線的數(shù)據(jù)位寬 等同于CPU數(shù)據(jù)總線的位寬，而這個(gè)位寬就稱之為物理Bank（Physical Bank，下文簡(jiǎn)稱P-Bank）的位寬。所以，那時(shí)的內(nèi)存必須要組織成P-Bank來(lái)與CPU打交道。資格稍老的玩家應(yīng)該還記 得Pentium剛上市時(shí)，需要兩條72pin的SIMM才能啟動(dòng)，因?yàn)橐粭l72pin -SIMM只能提供32bit的位寬，不能滿足Pentium的64bit數(shù)據(jù)總線的需要。直到168pin-SDRAM DIMM上市后，才可以使用一條內(nèi)存開(kāi)機(jī)。

　　不過(guò)要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，P-Bank是SDRAM及以前傳統(tǒng)內(nèi)存家族的特有概念，RDRAM中將以通道（Channel）取代，而對(duì) 于像Intel E7500那樣的并發(fā)式多通道DDR系統(tǒng)，傳統(tǒng)的P-Bank概念也不適用。

　　2、 芯片位寬 上文已經(jīng)講到SDRAM內(nèi)存系統(tǒng)必須要組成一個(gè)P-Bank的位寬，才能使CPU正常工作，那么這個(gè)P-Bank位寬怎么得到呢 ？這就涉及到了內(nèi)存芯片的結(jié)構(gòu)。 每個(gè)內(nèi)存芯片也有自己的位寬，即每個(gè)傳輸周期能提供的數(shù)據(jù)量。理論上，完全可以做出一個(gè)位寬為64bit的芯片來(lái)滿足P-Ban k的需要，但這對(duì)技術(shù)的要求很高，在成本和實(shí)用性方面也都處于劣勢(shì)。所以芯片的位寬一般都較小。臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)所用的SDRAM芯片 位寬最高也就是16bit，常見(jiàn)的則是8bit。這樣，為了組成P-Bank所需的位寬，就需要多顆芯片并聯(lián)工作。對(duì)于16bi t芯片，需要4顆（4×16bit=64bit）。對(duì)于8bit芯片，則就需要8顆了。

　　以上就是芯片位寬、芯片數(shù)量與P-Bank的關(guān)系。P-Bank其實(shí)就是一組內(nèi)存芯片的集合，這個(gè)集合的容量不限，但這個(gè)集合的 總位寬必須與CPU數(shù)據(jù)位寬相符。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，

　　一個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)P-Bank已經(jīng)不能滿足容量的需要。所以，芯片組開(kāi) 始可以支持多個(gè)P-Bank，一次選擇一個(gè)P-Bank工作，這就有了芯片組支持多少（物理）Bank的說(shuō)法。而在Intel的 定義中，則稱P-Bank為行（Row），比如845G芯片組支持4個(gè)行，也就是說(shuō)它支持4個(gè)P-Bank。另外，在一些文檔中 ，也把P-Bank稱為Rank（列）。

　　回到開(kāi)頭的話題，DIMM是SDRAM集合形式的最終體現(xiàn)，每個(gè)DIMM至少包含一個(gè)P-Bank的芯片集合。在目前的DIMM 標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)模組最多可以包含兩個(gè)P-Bank的內(nèi)存芯片集合，雖然理論上完全可以在一個(gè)DIMM上支持多個(gè)P-Bank，比如 SDRAM DIMM就有4個(gè)芯片選擇信號(hào)，理論上可以控制4個(gè)P-Bank的芯片集合。只是由于某種原因而沒(méi)有這么去做。比如設(shè)計(jì)難度、 制造成本、芯片組的配合等。至于DIMM的面數(shù)與P-Bank數(shù)量的關(guān)系，在2001年2月的專題中已經(jīng)明確了，面數(shù)≠P-Ba nk數(shù)，只有在知道芯片位寬的情況下，才能確定P-Bank的數(shù)量，大度256MB內(nèi)存就是明顯一例，而這種情況在Regist ered模組中非常普遍。有關(guān)內(nèi)存模組的設(shè)計(jì)，將在后面的相關(guān)章節(jié)中繼續(xù)探討。

　　二、 SDRAM內(nèi)存芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1、邏輯Bank與芯片位寬 講完SDRAM的外在形式，就該深入了解SDRAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了。這里主要的概念就是邏輯Bank。簡(jiǎn)單地說(shuō)，SDRAM的內(nèi)部 是一個(gè)存儲(chǔ)陣列。因?yàn)槿绻枪艿朗酱鎯?chǔ)（就如排隊(duì)買票），就很難做到隨機(jī)訪問(wèn)了。 陣列就如同表格一樣，將數(shù)據(jù)“填”進(jìn)去，你可以它想象成一張表格。和表格的檢索原理一樣，先指定一個(gè)行（Row），再指定一個(gè)列 （Column），我們就可以準(zhǔn)確地找到所需要的單元格，這就是內(nèi)存芯片尋址的基本原理。對(duì)于內(nèi)存，這個(gè)單元格可稱為存儲(chǔ)單元， 那么這個(gè)表格（存儲(chǔ)陣列）叫什么呢？它就是邏輯Bank（Logical Bank，下文簡(jiǎn)稱L-Bank）。

　　由于技術(shù)、成本等原因，不可能只做一個(gè)全容量的L-Bank，而且最重要的是，由于SDRAM的工作原理限制，單一的L-Ban k將會(huì)造成非常嚴(yán)重的尋址沖突，大幅降低內(nèi)存效率（在后文中將詳細(xì)講述）。所以人們?cè)赟DRAM內(nèi)部分割成多個(gè)L-Bank，較 早以前是兩個(gè)，目前基本都是4個(gè)，這也是SDRAM規(guī)范中的最高L-Bank數(shù)量。到了RDRAM則最多達(dá)到了32個(gè)，在最新DDR-Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)中，L-Bank的數(shù)量也提高到了8個(gè)。

　　這樣，在進(jìn)行尋址時(shí)就要先確定是哪個(gè)L-Bank，然后再在這個(gè)選定的L-Bank中選擇相應(yīng)的行與列進(jìn)行尋址?？梢?jiàn)對(duì)內(nèi)存的訪 問(wèn)，一次只能是一個(gè)L-Bank工作，而每次與北橋交換的數(shù)據(jù)就是L-Bank存儲(chǔ)陣列中一個(gè)“存儲(chǔ)單元”的容量。在某些廠商的 表述中，將L-Bank中的存儲(chǔ)單元稱為Word（此處代表位的集合而不是字節(jié)的集合）。從前文可知，SDRAM內(nèi)存芯片一次傳輸率的數(shù)據(jù)量就是芯片位寬，那么這個(gè)存儲(chǔ)單元的容量就是芯片的位寬（也是L-Bank的位 寬），但要注意，這種關(guān)系也僅對(duì)SDRAM有效，原因?qū)⒃谙挛闹姓f(shuō)明。