本帖最后由 hubaba 于 2016-3-28 13:44 編輯
摘要
買電腦最重要的參考指標(biāo)之一是快,而快慢與否由DDR決定,今天我們?cè)敿?xì)介紹DDR時(shí)序電路與連線拓補(bǔ)。 買電腦最重要的參考指標(biāo)之一是快,而快慢與否由DDR決定,自從上一篇文章介紹完各種類DDR的特性功能后,今天我們?cè)敿?xì)介紹DDR時(shí)序電路與連線拓補(bǔ)。

圖1 DDR4
一、時(shí)序關(guān)系
SDRAM、DDR、DDR2、DDR3、DDR4的讀寫時(shí)序整體類似,區(qū)別在于間隔時(shí)間、命令形式、有新增功能等。
以圖表的形式說明內(nèi)存讀寫時(shí)序關(guān)系。
CK/CK#:時(shí)鐘信號(hào),地址和命令信號(hào)在時(shí)鐘的上升沿有效,數(shù)據(jù)信號(hào)在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都有效。
R:表示讀命令;
W:表示寫命令;
A:表示地址命令,包括行地址、列地址、塊地址、塊組地址;
D:表示數(shù)據(jù),包括數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)選通信號(hào);
AL:命令之間的間隔時(shí)間,每類芯片的間隔時(shí)間是不同的,以時(shí)鐘的個(gè)數(shù)為單位;
CL:讀的數(shù)據(jù)從內(nèi)部存儲(chǔ)單元到數(shù)據(jù)總線的時(shí)間,即數(shù)據(jù)潛伏期;
CWL:寫數(shù)據(jù)時(shí)的延時(shí),要比CL短的多。
下面的幾個(gè)表,行數(shù)都一樣,第一行表示時(shí)鐘信號(hào);第二行表示命令信號(hào);第三行表示數(shù)據(jù)信號(hào);第四行表示第一個(gè)讀/寫命令發(fā)出后的時(shí)間間隔情況;第五行表示第二個(gè)讀/寫命令發(fā)出后的時(shí)間間隔情況;第六行表示第三個(gè)讀/寫命令發(fā)出后的時(shí)間間隔情況;
內(nèi)存芯片的操作時(shí)序很多,如普通讀或?qū)憰r(shí)序、突發(fā)讀或?qū)憰r(shí)序、讀后接著讀時(shí)序,讀后寫時(shí)序、多功能寄存器設(shè)置操作時(shí)序、校準(zhǔn)時(shí)序等等,現(xiàn)在僅僅以突發(fā)的讀寫時(shí)序?yàn)槔f明內(nèi)存的一般性操作時(shí)序。
無(wú)間隔的連續(xù)突發(fā)讀時(shí)序如表1所示,突發(fā)長(zhǎng)度為4。數(shù)據(jù)是連續(xù)輸出的,每4個(gè)字節(jié)需要一個(gè)潛伏期CL。
表1 無(wú)間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)讀操作
有一個(gè)時(shí)鐘周期間隔的突發(fā)讀操作如表2所示,每四個(gè)數(shù)據(jù)中間有一個(gè)時(shí)鐘周期的間隔。如果讀命令有兩個(gè)時(shí)鐘間隔,數(shù)據(jù)中也有兩個(gè)時(shí)鐘間隔。
表2 有一個(gè)時(shí)鐘間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)讀操作
無(wú)間隔的連續(xù)突發(fā)寫操作如表3所示,突發(fā)長(zhǎng)度為4,數(shù)據(jù)連續(xù)輸入到內(nèi)存中,CWL的時(shí)間間隔一般是1~2個(gè)時(shí)鐘周期。
表3 無(wú)間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)寫操作
有一個(gè)時(shí)鐘間隔的突發(fā)寫操作如表4所示,同讀操作一樣,每四個(gè)數(shù)據(jù)中間有一個(gè)時(shí)鐘間隔,如果是寫命令有兩個(gè)時(shí)鐘間隔,則數(shù)據(jù)中間也有兩個(gè)時(shí)鐘間隔。
表4 有一個(gè)時(shí)鐘間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)寫操作
二、連線拓補(bǔ)
1、型走線結(jié)構(gòu)
T型走線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示,一個(gè)內(nèi)存控制器上掛載4個(gè)內(nèi)存芯片。

圖2 T型走線拓?fù)?/div>
T型結(jié)構(gòu)的走線,每條線的臂長(zhǎng)相等,保證信號(hào)同時(shí)到達(dá)終端芯片。
2、Fly-By走線結(jié)構(gòu)
Fly-By型走線拓?fù)洌粋(gè)內(nèi)存控制器上掛載4個(gè)內(nèi)存芯片,如圖所示。

圖3 Fly-By型走線拓?fù)?/div>
Fly-By結(jié)構(gòu),走線簡(jiǎn)單,按照就近原則連線,數(shù)據(jù)線的走線與其他三類不同,每個(gè)DDR芯片的數(shù)據(jù)端直接連接到控制器上。Fly-By結(jié)構(gòu)的走線有它的適用條件,DDR控制器和內(nèi)存芯片必須支持讀寫平衡,如果芯片不支持讀寫平衡,就不能用Fly-By結(jié)構(gòu)的走線。
3、信號(hào)相位差與PCB走線長(zhǎng)度差
由于信號(hào)頻率非常高,電磁波在PCB板中的傳播速度就不能忽略其影響。
以美光的DDR4 SDRAM MT40A系列為例: 0.625ns @ CL=22(DDR4-3200)-062E
數(shù)據(jù)速率3200Mbit/s DQS信號(hào)頻率fDQS=1600MHz,TDQS=625ps Tr=360ps或電平上升斜率:18V/ns
電平門限:直流>=0.84V <=0.36V 上升時(shí)間:26.67ps 高電平持續(xù)時(shí)間:285.83ps 交流>=0.96V <=0.24V 上升時(shí)間:40.00ps 高電平持續(xù)時(shí)間:272.5ps V=600ps/inch 允許的最大相位偏差時(shí)間:259.16ps/232.5ps 允許的最大PCB板的線長(zhǎng)偏差:0.432inch/0.3875inch
這個(gè)計(jì)算存在幾個(gè)問題,抖動(dòng)、等未考慮在內(nèi),實(shí)際中的線長(zhǎng)偏差要比這里計(jì)算出來(lái)的值小。
允許線長(zhǎng)偏差有幾種,要區(qū)別對(duì)待,如時(shí)鐘線和控制線、地址線的偏差;時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線之間的偏差;數(shù)據(jù)選通信號(hào)線與數(shù)據(jù)線的容許偏差等,具體的設(shè)計(jì)要參考芯片手冊(cè)的推薦值。 |