1、RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之一 存儲(chǔ)原理： 為了便于不同層次的讀者都能基本的理解本文，所以我先來(lái)介紹一下很多用戶都知道的東西。RAM主要的作用就是存儲(chǔ)代碼和數(shù)據(jù)供CPU在需要的時(shí)候調(diào)用。但是這些數(shù)據(jù)并不是像用袋子盛米那么簡(jiǎn)單，更像是圖書館用有格子的書架存放書籍一樣，不但要放進(jìn)去還要能夠在需要的時(shí)候準(zhǔn)確的調(diào)用出來(lái)，雖然都是書但是每本書是不同的。對(duì)于RAM等存儲(chǔ)器來(lái)說也是一樣的，雖然存儲(chǔ)的都是代表0和1的代碼，但是不同的組合就是不同的數(shù)據(jù)。讓我們重新回到書和書架上來(lái)，如果有一個(gè)書架上有10行和10列格子（每行和每列都有0-9的編號(hào)），有100本書要存放在里面，那么我們使用一個(gè)行的編號(hào)一

2、個(gè)列的編號(hào)就能確定某一本書的位置。如果已知這本書的編號(hào)87，那么我們首先鎖定第8行，然后找到第7列就能準(zhǔn)確的找到這本書了。在RAM存儲(chǔ)器中也是利用了相似的原理?，F(xiàn)在讓我們回到RAM存儲(chǔ)器上，對(duì)于RAM存儲(chǔ)器而言數(shù)據(jù)總線是用來(lái)傳入數(shù)據(jù)或者傳出數(shù)據(jù)的。因?yàn)榇鎯?chǔ)器中的存儲(chǔ)空間是如果前面提到的存放圖書的書架一樣通過一定的規(guī)則定義的，所以我們可以通過這個(gè)規(guī)則來(lái)把數(shù)據(jù)存放到存儲(chǔ)器上相應(yīng)的位置，而進(jìn)行這種定位的工作就要依靠地址總線來(lái)實(shí)現(xiàn)了。對(duì)于CPU來(lái)說，RAM就象是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的有很多空格的細(xì)線，每個(gè)空格都有一個(gè)唯一的地址與之相對(duì)應(yīng)。如果CPU想要從RAM中調(diào)用數(shù)據(jù)，它首先需要給地址總線發(fā)送地址數(shù)據(jù)定位要存取

3、的數(shù)據(jù)，然后等待若干個(gè)時(shí)鐘周期之后，數(shù)據(jù)總線就會(huì)把數(shù)據(jù)傳輸給CPU。下面的示意圖可以幫助你很好的理解這個(gè)過程。存儲(chǔ)原理上圖中的小園點(diǎn)代表RAM中的存儲(chǔ)空間，每一個(gè)都有一個(gè)唯一的地址線同它相連。當(dāng)?shù)刂方獯a器接收到地址總線送來(lái)的地址數(shù)據(jù)之后，它會(huì)根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)定位CPU想要調(diào)用的數(shù)據(jù)所在的位置，然后數(shù)據(jù)總線就會(huì)把其中的數(shù)據(jù)傳送到CPU。上面所列舉的例子中CPU在一行數(shù)據(jù)中每次知識(shí)存取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，但是在現(xiàn)實(shí)世界中是不同的，通常CPU每次需要調(diào)用32bit或者是64bit的數(shù)據(jù)（這是根據(jù)不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線的位寬所決定的）。如果數(shù)據(jù)總線是64bit的話，CPU就會(huì)在一個(gè)時(shí)間中存取8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，

4、因?yàn)槊看芜€是存取1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，64bit總線將不會(huì)顯示出來(lái)任何的優(yōu)勢(shì)，women工作的效率將會(huì)降低很多。從“線”到“矩陣”如果RAM對(duì)于CPU來(lái)說僅僅是一條“線”的話，還不能體現(xiàn)實(shí)際的運(yùn)行情況。因?yàn)槿绻麑?shí)際情況真的是這樣的話，在實(shí)際制造芯片的時(shí)候，會(huì)有很多實(shí)際的困難，特別是在需要設(shè)計(jì)大容量的RAM的時(shí)候。所以，一種更好的能夠降低成本的方法是讓存儲(chǔ)信息的“空格”排列為很多行每個(gè)“空格”對(duì)應(yīng)一個(gè)bit存儲(chǔ)的位置。這樣，如果要存儲(chǔ)1024bits的數(shù)據(jù)，那么你只要使用32x32的矩陣就能夠達(dá)到這個(gè)目的了。很明顯，一個(gè)32x32的矩陣比一個(gè)1024bit的行設(shè)備更緊湊，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也更加容易。請(qǐng)看下圖：

5、知道了RAM的基本結(jié)構(gòu)是什么樣子的，我們就下面談?wù)劗?dāng)存儲(chǔ)字節(jié)的過程是怎樣的：上面的示意圖顯示的也僅僅是最簡(jiǎn)單狀態(tài)下的情況，也就是當(dāng)內(nèi)存條上僅僅只有一個(gè)RAM芯片的情況。對(duì)于X86處理器，它通過地址總線發(fā)出一個(gè)具有22位二進(jìn)制數(shù)字的地址編碼其中11位是行地址，另外11位是列地址，這是通過RAM地址接口進(jìn)行分離的。行地址解碼器（row decoder）將會(huì)首先確定行地址，然后列地址解碼器（column decoder）將會(huì)確定列地址，這樣就能確定唯一的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的位置，然后該數(shù)據(jù)就會(huì)通過RAM數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)總線。另外，需要注意的是，RAM內(nèi)部存儲(chǔ)信息的矩陣并不是一個(gè)正方形的，也就是行和列的數(shù)

6、目不是相同的行的數(shù)目比列的數(shù)目少。(后面我們?cè)谟懻揇RAM的過程中會(huì)講到為什么會(huì)這樣)上面的示意圖粗略的概括了一個(gè)基本的SRAM芯片是如何工作的。SRAM是“static RAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）”的簡(jiǎn)稱，之所以這樣命名是因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)被存入其中后不會(huì)消失（同DRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器是不同，DRAM必須在一定的時(shí)間內(nèi)不停的刷新才能保持其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)）。一個(gè)SRAM單元通常由4-6只晶體管組成，當(dāng)這個(gè)SRAM單元被賦予0或者1的狀態(tài)之后，它會(huì)保持這個(gè)狀態(tài)直到下次被賦予新的狀態(tài)或者斷電之后才會(huì)更改或者消失。SRAM的速度相對(duì)比較快，而且比較省電，但是存儲(chǔ)1bit的信息需要4-6只晶體管制造成本太高了（D

7、RAM只要1只晶體管就可以實(shí)現(xiàn)）。RAM芯片和SRAM芯片RAM芯片：前面的介紹都相對(duì)比較簡(jiǎn)單、抽象。下面我們會(huì)結(jié)合實(shí)際的RAM芯片進(jìn)行介紹。在談到這個(gè)問題的時(shí)候，我們會(huì)涉及到一個(gè)比較重要的技術(shù)：封裝。你應(yīng)該聽說過諸如30線SIMMS、72線SIMMS和168線DIMMS或者RIMMs其中的一個(gè)或者幾個(gè)術(shù)語(yǔ)吧。如果要解釋這些術(shù)語(yǔ)之間的不同，就應(yīng)該了解RAM的封裝技術(shù)。SRAM芯片：早期的SRAM芯片采用了20線雙列直插（DIP：Dual Inline Package）封裝技術(shù)，它們之所以具有這么多的針腳，是因?yàn)樗鼈儽仨殻好總€(gè)地址信號(hào)都需要一根信號(hào)線；一根數(shù)據(jù)輸入線和一根數(shù)據(jù)輸出線部分控制線(W

8、rite Enable, Chip Select)；線和電源線上圖顯示的是SRAM芯片，但是并不是下面示意圖中的SRAM芯片，下面的是一個(gè)16K x 1-bit SRAM芯片的針腳功能示意圖：A0-A13是地址輸入信號(hào)引腳，CS是芯片選擇引腳。在一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中，一定具有很多片SRAM芯片，所以需要選擇究竟從那一片SRAM芯片中寫入或者讀取數(shù)據(jù)。WE是寫入啟用引腳（如上表，在CS、WE上面的線我沒有寫入，表示低電平有效或者是邏輯0時(shí)有效）：當(dāng)SRAM得到一個(gè)地址之后，它需要知道進(jìn)行什么操作，究竟是寫入還是讀取，WE就是告訴SRAM要寫入數(shù)據(jù)。Vcc是供電引腳。Din是數(shù)據(jù)輸入引腳。Dout是數(shù)

9、據(jù)輸出引腳。GND是接地引腳Output：Enable（OE）：有的SRAM芯片中也有這個(gè)引腳，但是上面的圖中并沒有。這個(gè)引腳同WE引腳的功能是相對(duì)的，它是讓SRAM知道要進(jìn)行讀取操作而不是寫入操作。從Dout引腳讀取1bit數(shù)據(jù)需要以下的步驟：SRAM讀取操作：1)通過地址總線把要讀取的bit的地址傳送到相應(yīng)的讀取地址引腳(這個(gè)時(shí)候/WE引腳應(yīng)該沒有激活，所以SRAM知道它不應(yīng)該執(zhí)行寫入操作)。2)激活/CS選擇該SRAM芯片。3)激活/OE引腳讓SRAM知道是讀取操作。第三步之后，要讀取的數(shù)據(jù)就會(huì)從DOut引腳傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。怎么過程非常的簡(jiǎn)單吧？同樣，寫入1bit數(shù)據(jù)的過程也是非常的簡(jiǎn)單

10、的。SRAM寫入操作：1)通過地址總線確定要寫入信息的位置(確定/OE引腳沒有被激活）。2)通過數(shù)據(jù)總線將要寫入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻out引腳。3)激活/CS引腳選擇SRAM芯片。4)激活/WE引腳通知SRAM知道要盡心寫入操作。經(jīng)過上面的四個(gè)步驟之后，需要寫入的數(shù)據(jù)就已經(jīng)放在了需要寫入的地方。DRAM芯片介紹現(xiàn)在我們知道了在一個(gè)簡(jiǎn)單的SRAM芯片中進(jìn)行讀寫操作的步驟了了，然后我們來(lái)了解一下普通的DRAM芯片的工作情況。DRAM相對(duì)于SRAM來(lái)說更加復(fù)雜，因?yàn)樵贒RAM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過程中需要對(duì)于存儲(chǔ)的信息不停的刷新，這也是它們之間最大的不同。下面讓我們看看DRAM芯片的針腳的作用。最早、最簡(jiǎn)單也是最重

11、要的一款DRAM芯片是Intel在1979年發(fā)布的2188，這款芯片是16Kx1 DRAM 18線DIP封裝?！?6K x 1”的部分意思告訴我們這款芯片可以存儲(chǔ)16384個(gè)bit數(shù)據(jù)，在同一個(gè)時(shí)期可以同時(shí)進(jìn)行1bit的讀取或者寫入操作。(很抱歉找不到這款芯片的實(shí)物圖片，只好自己簡(jiǎn)單的畫了一個(gè)示意圖)。上面的示意圖可以看出，DRAM和SRAM之間有著明顯的不同。首先你會(huì)看到地址引腳從14根變?yōu)?根，那么這顆16K DRAM是如何完成同16K SRAM一樣的工作的呢？答案很簡(jiǎn)單，DRAM通過DRAM接口把地址一分為二，然后利用兩個(gè)連續(xù)的時(shí)鐘周期傳輸?shù)刂窋?shù)據(jù)。這樣就達(dá)到了使用一半的針腳實(shí)現(xiàn)同SGR

12、AM同樣的功能的目的，這種技術(shù)被稱為多路技術(shù)（multiplexing）。那么為什么好減少地址引腳呢？這樣做有什么好處呢？前面我們?cè)?jīng)介紹過，存儲(chǔ)1bit的數(shù)據(jù)SRAM需要4-6個(gè)晶體管但是DRAM僅僅需要1個(gè)晶體管，那么這樣同樣容量的SRAM的體積比DRAM大至少4倍。這樣就意味著你沒有足夠空間安放同樣數(shù)量的引腳（因?yàn)獒樐_并沒有因此減少4倍）。當(dāng)然為了安裝同樣數(shù)量的針腳，也可以把芯片的體積加大，但是這樣就提高芯片的生產(chǎn)成本和功耗，所以減少針腳數(shù)目也是必要的，對(duì)于現(xiàn)在的大容量DRAM芯片，多路尋址技術(shù)已經(jīng)是必不可少的了。當(dāng)然多路尋址技術(shù)也使得讀寫的過程更加復(fù)雜了，這樣在設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅僅DRAM

13、芯片更加復(fù)雜了，DRAM接口也要更加復(fù)雜，在我們介紹DRAM讀寫過程之前，請(qǐng)大家看一張DRAM芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：在上面的示意圖中，你可以看到在DRAM結(jié)構(gòu)中相對(duì)于SRAM多了兩個(gè)部分：由/RAS (Row Address Strobe：行地址脈沖選通器)引腳控制的行地址門閂線路（Row Address Latch）和由/CAS(Column Address Strobe：列地址脈沖選通器)引腳控制的列地址門閂線路（Column Address Latch）。DRAM讀取過程：1)通過地址總線將行地址傳輸?shù)降刂芬_。2)/RAS引腳被激活，這樣行地址被傳送到行地址門閂線路中。3)行地址解碼器根

14、據(jù)接收到的數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)的行。4)/WE引腳被確定不被激活，所以DRAM知道它不會(huì)進(jìn)行寫入操作。5)列地址通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_。6)/CAS引腳被激活，這樣列地址被傳送到行地址門閂線路中。7)/CAS引腳同樣還具有/OE引腳的功能，所以這個(gè)時(shí)候Dout引腳知道需要向外輸出數(shù)據(jù)。8)/RAS和/CAS都不被激活，這樣就可以進(jìn)行下一個(gè)周期的數(shù)據(jù)操作了。其實(shí)DRAM的寫入的過程和讀取過程是基本一樣的，所以如果你真的理解了上面的過程就能知道寫入過程了，所以這里我就不贅述了。（只要把第4步改為/WE引腳被激活就可以了）。RAM基礎(chǔ)知識(shí)我們已經(jīng)提到過，DRAM同SRAM最大的不同就是不能比較長(zhǎng)久的保持

15、數(shù)據(jù)，這項(xiàng)特性使得這種存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)于我們幾乎沒有任何的作用。但是DRAM設(shè)計(jì)師利用刷新的技術(shù)使得DRAM稱為了現(xiàn)在對(duì)于我們最有用處的存儲(chǔ)介質(zhì)。這里我僅僅簡(jiǎn)要的提及一下DRAM的刷新技術(shù)，因?yàn)樵诤竺娼榻BFP、EDO等類型的內(nèi)存的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具體的實(shí)現(xiàn)過程都是不同的。DRAM內(nèi)僅僅能保持其內(nèi)存儲(chǔ)的電荷非常短暫的時(shí)間，所以它需要在其內(nèi)的電荷消失之前就進(jìn)行刷新直到下次寫入數(shù)據(jù)或者計(jì)算機(jī)斷電才停止。每次讀寫操作都能刷新DRAM內(nèi)的電荷，所以DRAM就被設(shè)計(jì)為有規(guī)律的讀取DRAM內(nèi)的內(nèi)容。這樣做有下面幾個(gè)好處。第一，僅僅使用/RAS激活每一行就可以達(dá)到全部刷新的目的；第二，DRAM控制器來(lái)控制刷新，這

16、樣可以防止刷新操作干擾有規(guī)律的讀寫操作。在文章的開始，我曾經(jīng)說過一般行的數(shù)目比列的數(shù)據(jù)少。現(xiàn)在我可以告訴為什么會(huì)這樣了，因?yàn)樾性缴儆脩羲⑿碌臅r(shí)間就會(huì)越少。RAM模塊基礎(chǔ)：在前面的一節(jié)文章中我們對(duì)于DRAM和SRAM的基本工作原理做了一些簡(jiǎn)單的介紹，在我們所列舉的例子中都是介紹了最基本的存儲(chǔ)單元的工作模式，所以應(yīng)該不難理解，看到很多朋友對(duì)于這個(gè)方面的東西很感興趣，今天我就繼續(xù)介紹關(guān)于RAM（Random Access Memory）的部分知識(shí)。理解這個(gè)部分知識(shí)，是更好的了解以后我們介紹各種RAM的實(shí)際工作情況的基礎(chǔ)。在SRAM或者DRAM的每一個(gè)基本存儲(chǔ)單位（也就是上一節(jié)中介紹用來(lái)存儲(chǔ)1bit信

17、息的存儲(chǔ)單位）都只能存儲(chǔ)0或者1這樣的數(shù)據(jù)，而且在上一節(jié)中IDT6167和Intel 2188芯片都僅僅只有Din（數(shù)據(jù)輸入）和Dout（數(shù)據(jù)輸出接口），而CPU存取數(shù)據(jù)的時(shí)候是按照字節(jié)（也就是8bit）來(lái)存儲(chǔ)的，那么RAM究竟如何滿足CPU的這樣的要求呢？ 首先為了能存儲(chǔ)1字節(jié)(8 bit)的信息,就需要8個(gè)1bit RAM基本存儲(chǔ)單元堆疊在一起，這也意味著這8顆芯片被賦予了同樣的地址。下面的示意圖可以幫助你比較形象的了解這一點(diǎn)（下圖所示的圖例中僅僅畫了4個(gè)存儲(chǔ)單元，大家當(dāng)成8個(gè)來(lái)看就可以了）。通常這8顆1bit芯片是通過地址總線和數(shù)據(jù)總線在PCB（印刷電路板）上連接而成的，對(duì)于CPU來(lái)說它

18、就是一顆8bit的RAM芯片，而不再是獨(dú)立的8個(gè)1 bit芯片。在上圖所示的地址總線位寬是22bit，這樣這個(gè)地址總線所能控制的存儲(chǔ)模塊的容量應(yīng)該是222=4194304bit,也就是4MB的容量；數(shù)據(jù)總線的位寬是8bit，就是通過剛才提到的8個(gè)1bit的基本存儲(chǔ)單元的Dout并聯(lián)在一起實(shí)現(xiàn)的這樣也能夠滿足CPU的要求了。（對(duì)于這種存儲(chǔ)顆粒我們稱之為4194304 x 8模塊或者4Mx8，注意這里的“M”不是“MByte”而是“Mbit”）。為了舉例說明，我們用一條TI（德儀公司）出品的TM4100GAD8 SIMM內(nèi)存為例來(lái)說明，因?yàn)檫@種內(nèi)存的構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)單，便于大家理解。TM4100GA

19、D8基于4M x 8模塊制造，容量4MB，采用30線SIMM封裝。如果前面我說的東西你看明白了，就應(yīng)該知道這條內(nèi)存采用了4Mx1 DRAM顆粒。下面的數(shù)據(jù)是我在TI官方網(wǎng)站上找到的（目前很少有公司的網(wǎng)站還提供自己以前產(chǎn)品的數(shù)據(jù)）：構(gòu)造：4194304 × 8。工作電壓：5-V。30線SIMM（Single In-Line Memory Module：SIMM）。采用8片4Mbit DRAM內(nèi)存顆粒，塑料SOJs封裝。長(zhǎng)刷新期16 ms(1024周期)。在上面的示意圖中，A0A10是地址輸入引腳。/CAS:行地址脈沖選通器引腳。DQ1DQ8：數(shù)據(jù)輸入/數(shù)據(jù)輸出引腳。NC：空信號(hào)引腳。/

20、RAS：列地址脈沖選通器引腳。VSS：接地引腳。/W：寫入啟用引腳。VCC 5V供電引腳。上面的電路示意圖應(yīng)該能夠讓我們更加清楚的理解這個(gè)問題,TM4100GAD8由8片4096x1bit芯片組成,VCC和VSS為所有的芯片提供5v的電壓。每個(gè)芯片都具有/RAS、/CAS、/W引腳同內(nèi)存相應(yīng)的引腳連通。每個(gè)芯片都具有不同的數(shù)據(jù)輸出/輸出接口。這樣我們應(yīng)該就能夠知道RAM是如何滿足CPU存取數(shù)據(jù)的需要的了。RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之二關(guān)于Bank的問題前面我們講述的都是8bit的內(nèi)存，現(xiàn)在這種東西我們基本上都接觸不到了，更常用的是32bit、64bit或者128bit。由于前面我們

21、已經(jīng)講到了4Mx1bit模塊實(shí)現(xiàn)bit輸入輸出的方法，所以我們很容易想到我們把足夠多的芯片放在一個(gè)模塊中就可以了。不過在實(shí)際應(yīng)用中，僅僅這樣做還是不行的，這里就需要引入bank的概念，bank是由多個(gè)模塊組成的。請(qǐng)看下面的示意圖：上面的示意圖顯示的是由4組8bit模塊組成的一個(gè)bank，如果構(gòu)成模塊的是4194304 x 1芯片，那么每個(gè)模塊的架構(gòu)應(yīng)該是4194304x8(4MB)，這樣4個(gè)模塊就能組成一個(gè)位寬為32bit的bank，容量為16MB。當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候，第一模塊存儲(chǔ)字節(jié)1,第二個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)2，第三個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)3，第四個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)4，第五個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)5如此循環(huán)知道達(dá)到內(nèi)存所

22、能達(dá)到的最高容量。文章讀到這里，我們應(yīng)該能知道，當(dāng)我們的系統(tǒng)使用這種類型的內(nèi)存時(shí)，可以通過兩種方式來(lái)增加這種類型內(nèi)存的容量。第一種就是通過增加每一個(gè)獨(dú)立模塊的容量來(lái)增加bank的容量，另外一個(gè)方法就是增加bank的數(shù)目。這樣如果讓這種類型的內(nèi)存的容量提升到32MB，可以把每個(gè)模塊的容量從4MB提升到8MB或者增加bank的數(shù)目。前面我們用來(lái)舉例的這種30線的SIMM一般是用在486級(jí)別的電腦上的，而現(xiàn)在的Pentium級(jí)別的電腦所使用的內(nèi)存同這個(gè)是不同的。而截止到現(xiàn)在，我的這篇文章還沒有涉及到我們目前所使用的內(nèi)存，不過不要著急，相信充分的理解我現(xiàn)在所談?wù)摰臇|西將有助于你理解以后的內(nèi)容。不過這里

23、可以先告訴大家的是Pentium級(jí)別的內(nèi)存和486系統(tǒng)的內(nèi)存之間的主要差異在于它們的RAM芯片。SIMM和DIMM前面我們既然提到了30線的DIMM，那么我們就來(lái)介紹一下SIMM以及與之相對(duì)應(yīng)的DIMM。其實(shí)SIMM和DIMM都是內(nèi)存條的封裝形式的一種（這里說的不是芯片的封裝形式），因?yàn)槊科瑑?nèi)存顆粒無(wú)法直接同計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接并且通訊的，并且它們單顆顆粒的容量有限而且涉及到前面提及的數(shù)據(jù)傳輸位寬等方面的原因，所以內(nèi)存廠商需要通過一定的形式把它們組織到一起，這樣就產(chǎn)生了不同的內(nèi)存封裝形式。首先我們來(lái)介紹一下SIMM，如下圖（上面一條是30線DIMM內(nèi)存，下面一條是72線DIMM內(nèi)存）：在DIMM內(nèi)存

24、中的顆粒采用了DIP（Dual Inline Package：雙列直插封裝）封裝，如上圖中黑色的芯片。早期的內(nèi)存顆粒是直接焊接在主板上面的，這樣如果一片內(nèi)存出現(xiàn)故障，那么整個(gè)主板都要報(bào)廢了。后來(lái)在主板上出現(xiàn)了內(nèi)存顆粒插槽，這樣就可以更換內(nèi)存顆粒了，但是熱膨脹的緣故，每使用一段時(shí)間你就需要打開機(jī)箱把內(nèi)存顆粒按回插槽。除了這些原因，更重要的是我們前面提到的數(shù)據(jù)總線位寬等方面的原因使得工程師著手設(shè)計(jì)了SIMM（Single Inline Memory Module）封裝和DIMM（Double Inline Memory Module）的內(nèi)存,它們通過主板上的內(nèi)存插槽同主板進(jìn)行通訊。這樣的設(shè)計(jì)解決了

25、原來(lái)所有的問題。SIMM內(nèi)存根據(jù)引腳分為30線和72線，目前我們都很少用到了。SIMM Diagram：SIMM根據(jù)內(nèi)存顆粒分布可以分為單面內(nèi)存和雙面內(nèi)存，一般的容量為1、4、16MB的SIMM內(nèi)存都是單面的，更大的容量的SIMM內(nèi)存是雙面的。在我們本文中所列舉的TM4100GAD8就是一款30線的內(nèi)存，它每次僅能傳輸8bit的數(shù)據(jù)從前面的示意圖中我們也知道這30線引腳中有11線是地址引線，8線是數(shù)據(jù)引線，還有其它的控制引線，對(duì)于當(dāng)時(shí)的封裝工藝這已經(jīng)是比較不錯(cuò)了。比較細(xì)心的讀者會(huì)問為什么還有三條空信號(hào)引腳？因?yàn)檫@種內(nèi)存的數(shù)據(jù)輸出總線位寬只有8bit，所以即使將空信號(hào)引腳轉(zhuǎn)換為地址總線提高尋址范

26、圍，但是并沒有足夠多的引腳用于數(shù)據(jù)的輸出。72線的SIMM內(nèi)存的容量不但可以更大，而且數(shù)據(jù)總線的位寬也得到了極大的提高。一條72線SIMM內(nèi)存的數(shù)據(jù)總線位寬是32bit，它的數(shù)據(jù)輸出能力大大提高了。DIMM是目前我們使用的內(nèi)存的主要封裝形式，比如SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM，其中SDRAM具有168線引腳并且提供了64bit數(shù)據(jù)尋址能力。DIMM的工作電壓一般是3.3v或者5v，并且分為unbuffered和buffered兩種。上圖上面的內(nèi)存就是168線的SDRAM，而下面的內(nèi)存是72線的SIMM。需要指出的是在SIMM和DIMM內(nèi)存之間不僅僅是引腳數(shù)目的不同，另外在電氣特性、

27、封裝特點(diǎn)上都有明顯的差別，特別是它們的芯片之間的差別相當(dāng)?shù)拇?。因?yàn)榘凑赵瓉?lái)內(nèi)存制造方法，制造這種內(nèi)存的時(shí)候是不需要把64個(gè)芯片組裝在一起構(gòu)成一個(gè)64bit的模塊的，得益于今年來(lái)生產(chǎn)工藝的提高和改進(jìn)，現(xiàn)在的高密度DRAM芯片可以具有不止一個(gè)Din和Dout信號(hào)引腳，并且可以根據(jù)不同的需要在DRAM芯片上制造4、8、16、32或者64條數(shù)據(jù)引腳。如果一個(gè)DRAM芯片具有8個(gè)數(shù)據(jù)引腳，那么這個(gè)基本儲(chǔ)存單元一次就可以輸出8bit的數(shù)據(jù)，而不像是在原來(lái)的TM4100GAD8 SIMM芯片中每次僅僅能輸出1bit數(shù)據(jù)了。這樣的話，如果我們需要制造一個(gè)同TM4100GAD8一樣容量的內(nèi)存，那么我們可以不使用

28、前面所使用的4M x 1bit芯片，而是采用1M x 8bit芯片，這樣僅僅需要4片芯片就可以得到一個(gè)容量為4MB，位寬為32bit的模組。芯片數(shù)目減少最直接的好處當(dāng)然是可以減少功耗了，當(dāng)然也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程。下面的圖只是為了說明這個(gè)問題而制作的，它展示的是一種72線的4MB SIMM內(nèi)存，采用了4片1Mx8bit DRAM芯片。但是至于是不是真的有這樣的一款產(chǎn)品我也不能確定，因?yàn)槟壳盀橹艺也坏綄?shí)際的產(chǎn)品相關(guān)資料，所以這個(gè)只是為了幫助大家理解這個(gè)問題，不要對(duì)于是否有這樣的產(chǎn)品而斤斤計(jì)較。這樣一來(lái)，只要4片采用具有8bit位寬的內(nèi)存顆粒就可以達(dá)到同樣的容量，當(dāng)然這樣的內(nèi)存條工作原理在理解的過程中

29、比原來(lái)略微復(fù)雜一點(diǎn)。我們看到在上面的4Mbit×8bit芯片中，依然還是有10條地址總線引腳，但是/CAS和/RAS引腳卻從原來(lái)的1條增加到4條。當(dāng)然數(shù)據(jù)輸入輸出引腳線數(shù)目是32條。其實(shí)TI公司的TM124BBJ32F和TM248CBJ32F前面的我所列舉的例子是比較相似的：這兩款內(nèi)存的容量均為4MB,位寬為32bit，當(dāng)然也屬于DRAM了。TM124BBJ32F內(nèi)存為單面而TM248CBJ32F雙面的兩種模式，不過其中單面TM124BBJ32F有些奇怪，在它的內(nèi)存條上只有兩顆內(nèi)存芯片，這樣每顆內(nèi)存芯片應(yīng)該是2MBx16bit。另外，雙面的TM248CBJ32F由4片1Mx8bit

30、DRAM芯片組成。上面的示意圖和表格是TM124BBJ32F和TM248CBJ32F的示意圖和表格，我們可以很容易的理解它們的工作模式。對(duì)于TM124BBJ32F來(lái)說：因?yàn)槭?MBx16bit的顆粒，所以當(dāng)RAS0引腳為低電平時(shí)，DQ0-DQ15輸出/輸入引腳有效，所以它可以同時(shí)傳送一個(gè)16bit數(shù)據(jù)；讓RAS1引腳為低電平時(shí)，DQ16-DQ31輸出/輸入引腳有效，也可以一次傳送一個(gè)16bit數(shù)據(jù)。對(duì)于TM248CBJ32F來(lái)說：因?yàn)槭?MBx8bit的顆粒，所以情況同前面是不同的，當(dāng)RAS0引腳為低電平時(shí)，DQ0-DQ7輸出/輸入引腳有效，所以它可以同時(shí)傳送一個(gè)8bit數(shù)據(jù)；讓RAS1引腳為

31、低電平時(shí)，DQ6-DQ15輸出/輸入引腳有效，也可以一次傳送一個(gè)8bit數(shù)據(jù)；讓RAS2引腳為低電平時(shí)，DQ16-DQ23輸出/輸入引腳有效，也可以一次傳送一個(gè)8bit數(shù)據(jù)；讓RAS3引腳為低電平時(shí)，DQ24-DQ31輸出/輸入引腳有效，也可以一次傳送一個(gè)8bit數(shù)據(jù)(注意這里雖然都是控制輸出8bit或者16bit地址，但是它們之間分別代表的含義是不同的)。當(dāng)然在確定地址的時(shí)候，還是需要CAS控制電路配合的。FPM DRAM介紹FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM）：FPM DRAM也就是我們常說的快頁(yè)內(nèi)存。之所以稱之為快頁(yè)內(nèi)存，因?yàn)樗?字節(jié)突發(fā)模式傳送數(shù)據(jù)，這4個(gè)字節(jié)來(lái)

32、自同一列或者說同一頁(yè)。如何理解這種讀取方式呢？FPM DRAM如果要突發(fā)4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，它依然需要依次的讀取每一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，比如它要讀取第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候的情況同前面介紹的DRAM讀取方式是一樣的（我們依然通過讀取下面的FPM讀取時(shí)序圖來(lái)了解它的工作方式）：1、首先行地址被傳送到行地址引腳，在/RAS引腳被激活之前，RAS處于預(yù)充電狀態(tài)，CAS也處于預(yù)充電狀態(tài)，當(dāng)然/WE此時(shí)依然是高電平，F(xiàn)PM至少知道自己不會(huì)進(jìn)行寫操作。2、/RAS引腳被賦予低電平而被激活，行地址被送到行地址選通器，然后選擇正確的行送到傳感放大器，就在/RAS引腳被激活的同時(shí)，tRAC開始計(jì)時(shí)。3、CAS一直處于預(yù)

33、充電狀態(tài)，直到列地址被傳送到列地址引腳并且/CAS引腳得到一個(gè)低電平而被激活（tCRC時(shí)間開始計(jì)時(shí)），然后下面的事情我們也應(yīng)該很清楚了，列地址被送到列地址選通器，然后需要讀取的數(shù)據(jù)位置被鎖定，這個(gè)時(shí)候Dout引腳被激活，第一組數(shù)據(jù)就被傳送到數(shù)據(jù)總線上。4、對(duì)于原來(lái)介紹的DRAM，這個(gè)時(shí)候一個(gè)讀取周期就結(jié)束了，不過對(duì)于FPM則不同，在傳送第一組數(shù)據(jù)期間，CAS失活（RAS依然保持著激活狀態(tài)）并且進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)，等待第二組列地址被傳送到列地址引腳，然后進(jìn)行第二組數(shù)據(jù)的傳輸，如此周而復(fù)始直至4組數(shù)據(jù)全部找到并且傳輸完畢。5、當(dāng)?shù)谒慕M數(shù)據(jù)開始傳送的時(shí)候，RAS和CAS相繼失活進(jìn)入到預(yù)充電狀態(tài)，這樣FP

34、M的一個(gè)完整的讀取周期方告結(jié)束。FPM之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的傳輸模式，就是因?yàn)樗枰x取的4個(gè)字節(jié)的行地址是相同的但是列地址不同，所以它們不必為了得到一個(gè)相同的列地址而去做重復(fù)的工作。6、這樣的工作模式顯然相對(duì)于普通的DRAM模式節(jié)省了很多的時(shí)間，特別是節(jié)省了3次RAS預(yù)充電的時(shí)間和3個(gè)tRAC時(shí)間，從而進(jìn)一步提高的效率。我想你一定看到過諸如6333這樣的內(nèi)存標(biāo)注方法，其中的6表示從最初狀態(tài)讀取第一組數(shù)據(jù)需要6個(gè)時(shí)鐘周期，而讀取另外三個(gè)數(shù)據(jù)僅僅需要3個(gè)時(shí)鐘周期就能達(dá)到目的了。需要特別指出的是，在上面的時(shí)序圖中，我們并沒有標(biāo)注出 FPM DRAM進(jìn)行第二個(gè)、第三個(gè)、第四個(gè)數(shù)據(jù)輸出的前進(jìn)行新的列地址

35、選通的時(shí)間，但是從上面的示意圖中我們可以看到Col.2同Data1和D2之間都沒有重疊，所以這三個(gè)數(shù)據(jù)的輸出是進(jìn)行完畢一個(gè)再進(jìn)行的另一個(gè)，因此再上一次數(shù)據(jù)傳輸完畢到下一次列地址傳輸之間還有一點(diǎn)小小的延遲。EDO DRAM（ Extended Data Out DRAM：擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出DRAM）：RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之三 在介紹FPM的讀取過程的最后我著重提到了 FPM DRAM是在上一次的數(shù)據(jù)讀取完畢才會(huì)進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的讀取，但是對(duì)于EDO DRAM卻是完全不一樣的。EDO DRAM可以在輸出數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行下一個(gè)列地址選通,我們依然結(jié)合下面的EDO讀取時(shí)序圖來(lái)了解EDO DRA

36、M讀取數(shù)據(jù)的過程： 1、RAS在結(jié)束上一次的讀取操作之后，進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)，當(dāng)接到讀取數(shù)據(jù)的請(qǐng)求之后，行地址首先通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_，在這個(gè)期間CAS依然處于預(yù)充電狀態(tài)。2、/RAS引腳被激活，列地址開始經(jīng)過行地址選通電路和行地址解碼器進(jìn)行行地址的選擇，就在這個(gè)同時(shí)tRAC周期開始，因?yàn)槭亲x取操作/WE引腳一直沒有被激活，所以內(nèi)存知道自己進(jìn)行的是讀取操作而不是寫操作。3、在CAS依然進(jìn)行預(yù)充電的過程中，列地址被送到列地址選通電路選擇出來(lái)合適的地址，當(dāng)/CAS被激活的同時(shí)tCAC周期開始，當(dāng)tCAC結(jié)束的時(shí)候，需要讀取的數(shù)據(jù)將會(huì)通過數(shù)據(jù)引腳傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。4、從開始輸出第一組數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們

37、就可以體會(huì)到EDO同F(xiàn)PM之間的區(qū)別了：在tCAC周期結(jié)束之前，CAS失活并且開始了預(yù)充電，第二組列地址傳輸和選通也隨即開始，第一數(shù)據(jù)還沒有輸出完畢之前，下一組數(shù)據(jù)的tCAC周期就開始了顯然這樣進(jìn)一步的節(jié)省了時(shí)間。就在第二組數(shù)據(jù)輸出前，CAS再次失活為第三組數(shù)據(jù)傳輸列地址做起了準(zhǔn)備5、如此的設(shè)計(jì)使得EDO內(nèi)存的性能比起FPM的性能提高了大約20-40%。6、正是因?yàn)镋DO的速度比FPM快，所以它可以運(yùn)行在更高的總線頻率上。所以很多的EDO RAM可以運(yùn)行在66MHz的頻率上，并且一般標(biāo)注為5222。SDRAM介紹主要談?wù)撐覀兇蠹叶寄芙佑|到的SDRAM內(nèi)存了，首先得承認(rèn)SDRAM同我們之前介紹的

38、異步DRAM是差別非常大的。它的基本原理同前面提到的DRAM還是基本一樣的（比如基本存儲(chǔ)單元都是按照陣列排列，都有RAS和CAS的概念），不過這些存儲(chǔ)單元的組織和控制同DRAM就具有相當(dāng)大的差別了。在前面我們討論其它類型的內(nèi)存都是采用了以具體的產(chǎn)品為例來(lái)講述的，所以這里我們依然采用這種形式，這次我們以 MICRON MT48LC4M4A1 16MB SDRAM為例。如果你還記得我們?cè)谇懊娼榻B的DRAM相關(guān)內(nèi)容，那么應(yīng)該還記得DRAM是以bank來(lái)組織存儲(chǔ)單元的。因?yàn)槊總€(gè)內(nèi)存bank的位寬是同數(shù)據(jù)總線阿位寬一樣的。所以對(duì)于SIMM,你必須把多個(gè)SIMM放在一個(gè)bank之中來(lái)滿足32bit或者64

39、bit數(shù)據(jù)總線的要求。DIMM具有更多阿引腳，所以單個(gè)DIMM可以提供足夠的同數(shù)據(jù)總線相適應(yīng)的位寬這樣每個(gè)bank只要一個(gè)DIMM就可以了。而且SDRAM更進(jìn)一步的是可以在單個(gè)的DIMM中存在多個(gè)bank，這樣不但能夠滿足數(shù)據(jù)總線的需要還能進(jìn)一步的提高總線的性能。下面就讓我來(lái)解釋一下：在我們前面討論的DRAM讀取方式中，當(dāng)一個(gè)讀取周期結(jié)束后，/RAS和/CAS都必須停止激活然后有一個(gè)短暫的預(yù)充電期才能進(jìn)入到下一次的讀取周期中。但是一個(gè)具有兩個(gè)bank的SDRAM的模組中，其中一個(gè)bank在進(jìn)行預(yù)充電的期間另一個(gè)bank卻可以被調(diào)用這樣當(dāng)你需要讀取已經(jīng)預(yù)充電的bank的數(shù)據(jù)時(shí)，就無(wú)需等待而是可以

40、直接調(diào)用了。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，SDRAM就需要增加對(duì)于多個(gè)bank的管理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)控制其中的bank進(jìn)行預(yù)充電，并且在需要使用的時(shí)候隨時(shí)調(diào)用了。這樣一個(gè)具有兩個(gè)bank的SDRAM一般會(huì)多一根叫做BA0的引腳，實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)bank之間的選擇一般的BA0是低電平表示Bank0被選擇，而BA0是高電平Bank1就會(huì)被選中?？梢?，雖然SDRAM在基本的原理上比如基本存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)都是基本一樣的，但是在整個(gè)內(nèi)存架構(gòu)的組織上是不同的，而且在存儲(chǔ)單元的控制上也是有著相當(dāng)大的區(qū)別的。因?yàn)楫惒紻RAM同處理器和芯片的時(shí)鐘并沒有什么關(guān)系，所以芯片組只能按照DRAM內(nèi)存的時(shí)序要求“被動(dòng)”的操作DRAM控制引腳。S

41、DRAM因?yàn)橐珻PU和芯片組共享時(shí)鐘，所以芯片組可以主動(dòng)的在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿發(fā)給引腳控制命令。上圖顯示的就是MT48LC4M4A1 16MB SDRAM內(nèi)存顆粒的引腳示意圖，它采用了50引腳的TSOP封裝，符合PC100規(guī)范。這種內(nèi)存顆粒將同系統(tǒng)時(shí)鐘同步運(yùn)行。這種內(nèi)存顆粒的架構(gòu)1Mx16-512Kx16x2，每bank行地址數(shù)目是11，列地址數(shù)目是8。我們首先來(lái)介紹一下這種內(nèi)存顆粒的引腳定義：A0A10：地址輸入引腳，當(dāng)ACTIVE命令和READ/WRITE命令時(shí)，來(lái)決定使用某個(gè)bank內(nèi)的某個(gè)基本存儲(chǔ)單元。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳CKE：Clock Enable，高電平時(shí)有效。當(dāng)這個(gè)引腳處

42、于低電平期間，提供給所有bank預(yù)充電和刷新的操作/CS：芯片選擇（Chip Select），SDRAM DIMM一般都是多存儲(chǔ)芯片架構(gòu)，這個(gè)引腳就是用于選擇進(jìn)行存取操作的芯片。/RAS:行地址選擇(Row Address Select)。/CAS:列地址選擇(Column Address Select)/WE:寫入信號(hào)(Write Enable)。DQ0DQ15:數(shù)據(jù)輸入輸出接口。BA：Bank地址輸入信號(hào)引腳，BA信號(hào)決定了由激活哪一個(gè)bank、進(jìn)行讀寫或者預(yù)充電操作；BA也用于定義Mode寄存器中的相關(guān)數(shù)據(jù)。NC：空引腳。DQM: 這個(gè)引腳的主要用于屏蔽輸入/輸出，功能相當(dāng)于/OE引腳（

43、 Output Enable）。VDDQ：DQ供電引腳，可以提高抗干擾強(qiáng)度。VSSQ：DQ供電接地引腳。VSS：內(nèi)存芯片供電接地引腳。VDD：內(nèi)存芯片供電引腳，提供+3.3V ±0.3V(上面的列表項(xiàng)目和示意圖中，前面標(biāo)有“/”或者“#”標(biāo)記的表示在低電平下有效)。下面的表格在不同的狀態(tài)下（或者說不同命令下）的各個(gè)引腳的信號(hào)?！癏”代表高電平，“L”代表低電平，“X”代表可以是任何狀態(tài)，也就是該引腳同該命令并沒有直接的關(guān)系。功能/CS /RAS /CAS /WE DQM ADDR。COMMAND INHIBIT (NOP) H X X X X X 。NO OPERATION (NOP

44、) L H H H X X。ACTIVE (選擇bank并且激活相應(yīng)的行) L L H H X Bank/Row 。READ (選擇bank和列地址，并且開始突發(fā)讀取) L H L H X Bank/Col 。WRITE (選擇 bank和列地址，并且開始突發(fā)寫入) L H L L X Bank/Col。BURST TERMINATE(停止當(dāng)前的突發(fā)狀態(tài)) L H H L X X 。PRECHARGE (讓相應(yīng)的bank中的行失活或者讓該bank失活) L L H L X Code 。AUTO REFRESH(進(jìn)入自動(dòng)刷新模式) L L L H X X 。LOAD MODE REGISTER

45、L L L L X Op-code。寫入啟用/輸出啟用 L。寫入禁止/輸出禁止 H。如果你對(duì)于我們前面介紹的內(nèi)容有了真的有所了解了，看到上面的芯片引腳示意圖和各個(gè)針腳的功能示意圖就基本對(duì)于SDRAM的工作工程有了一個(gè)基本的了解了，在下面的章節(jié)里我們就對(duì)于這個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)的介紹,首先我們對(duì)于一些基本的概念做一些了解。這條SDRAM顆粒采用了雙bank（每bank 512K x 16 DRAM）的工作電壓是3.3V，并且采用同步接口方式（所有的信號(hào)都是時(shí)鐘信號(hào)的上升沿觸發(fā)）。每一個(gè)512K x 16-bitbank由2,048行乘以256列個(gè)基本存儲(chǔ)單元構(gòu)成，輸出數(shù)據(jù)位寬是16 bit。Read和

46、write操作都是通過突發(fā)導(dǎo)向模式訪問SDRAM的；這種訪問模式以訪問指定的區(qū)域開始的，然后按照預(yù)先設(shè)定的方式定位其它的數(shù)據(jù)的所在。每次訪問都是以ACTIVE命令啟動(dòng)的，然后僅僅跟著一個(gè)READ或者WRITE命令。不過在進(jìn)行所有這些操作之前，SDRAM必須首先進(jìn)行初始化。初始化SDRAM在上電之后，必須首先按照預(yù)定的方式進(jìn)行初始化才能正常的運(yùn)行。一旦VDD和VDDQ被同時(shí)供電并且時(shí)鐘穩(wěn)定下來(lái)，SDRAM就需要一個(gè)100微秒的延遲，在這個(gè)時(shí)間段中COMMAND INHIBIT和NOP指令有效，這個(gè)過程實(shí)際上就是內(nèi)存的自檢過程，一旦這個(gè)過程通過之后一個(gè)PRECHARGE命令就會(huì)緊緊隨著最后一個(gè)CO

47、MMAND INHIBIT或者NOP指令而生效，這個(gè)期間所有的內(nèi)存都處于空閑（idle）狀態(tài)，隨后會(huì)執(zhí)行兩個(gè)AUTOREFRESH周期、當(dāng)AUTOREFRESH周期完畢之后，SDRAM為進(jìn)行Mode Register編程做好了準(zhǔn)備。因?yàn)镸ode Register上電會(huì)引起一個(gè)為止的狀態(tài)，它會(huì)在進(jìn)行所有正常指令之前被載入。至此，初始化過程完成。RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之四 MODE REGISTER介紹Mode Register一般被用于定義SDRAM運(yùn)行的模式。其中包括了突發(fā)長(zhǎng)度（burst length）、突發(fā)類型（burst type）、CAS延遲（CAS latency）、

48、運(yùn)行方式（operating mode）和寫入突發(fā)模式（如Figure 1所示）。Mode Register通過LOAD MODE REGISTER命令進(jìn)行編程，這組信息將會(huì)一直保存在Mode Register中直到內(nèi)存掉電之后才會(huì)消失。Mode Register中的M0-M2是用來(lái)定義突發(fā)長(zhǎng)度（burst length）的,M3定義突發(fā)類型(sequential或者interleaved),M4-M6定義CAS延遲,M7和M8定義運(yùn)行模式，M9定義寫入突發(fā)模式（writeburst mode）,M10和 M11目前保留。Mode Register必須在所有的bank都處于idle狀態(tài)下才能被

49、載入，在所有初始化工組都進(jìn)行完畢之前，控制器必須等待一定的時(shí)間。在初始化過程中發(fā)生了任何非法的操作都可能導(dǎo)致初始化失敗從而導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不能啟動(dòng)。突發(fā)長(zhǎng)度（Burst Length）：Read和write操作都是通過突發(fā)模式訪問SDRAM的，當(dāng)然突發(fā)模式的長(zhǎng)度都是在初始化過程中載入ModeRegister中載入的參數(shù)，這些參數(shù)當(dāng)然是由廠商或者用戶定義的。在Figure 1中我們看到突發(fā)長(zhǎng)度決定了READ或者WRITE命令能夠訪問的列地址的最大數(shù)目。對(duì)于sequential和interleaved這兩種突發(fā)模式它們的突發(fā)長(zhǎng)度是1、2、4、8，另外全頁(yè)（fullpage）突發(fā)模式僅僅適用于se

50、quential類型。全頁(yè)突發(fā)可以用BURST TERMINATE命令連接來(lái)產(chǎn)生任意的突發(fā)長(zhǎng)度。保留狀態(tài)（Reserved states）主要用于應(yīng)付未來(lái)的不兼容的情況而準(zhǔn)備的。當(dāng)一個(gè)READ或者WRITE命令被發(fā)出之后，這個(gè)時(shí)候突發(fā)長(zhǎng)度就被選定了。所有的訪問操作都會(huì)以這個(gè)突發(fā)長(zhǎng)度為限進(jìn)行讀取操作。當(dāng)突發(fā)長(zhǎng)度設(shè)為2時(shí)，A1-A7將會(huì)作為數(shù)據(jù)輸入輸出的列地址線；當(dāng)突發(fā)長(zhǎng)度設(shè)定為4時(shí)，A2-A7將會(huì)作為數(shù)據(jù)輸入輸出的列地址線；當(dāng)突發(fā)長(zhǎng)度被設(shè)定為8時(shí)，A3-A7將會(huì)作為數(shù)據(jù)輸入輸出的列地址線。突發(fā)類型（Burst Type）：突發(fā)類型主要分為兩種：sequential和interleaved主要由M

51、3所決定。訪問順序主要由突發(fā)長(zhǎng)度、突發(fā)類型和起始列地址所決定，如下表：禁止指令（COMMAND INHIBIT）和空指令（NOP）：這兩條指令是CS信號(hào)的兩個(gè)不同的狀態(tài)。前面我們提到 /CS信號(hào)可以賦予芯片兩種狀態(tài)：參與工作和休息。 /CS處于未激活狀態(tài)（也就是禁止指令生效的時(shí)候），SDRAM此時(shí)不對(duì)于任何傳送到這個(gè)引腳上的指令作出反應(yīng)； /CS引腳處于激活狀態(tài)的情況下才會(huì)對(duì)于傳送到引腳上的指令作出反應(yīng)?？罩噶睿∟OP）這個(gè)指令將激活 /CS，但是它僅僅告訴芯片什么說不作但是為什么要有這樣的看似多余的指令呢？在后面的CAS延遲時(shí)間中我們將會(huì)涉及到。ACTIVATE、READ和 WRITE如果要

52、了解基本的 READ和WRITE操作，那么你就應(yīng)該需要了解這三條指令。ACTIVATE指令的主要就是選擇一個(gè)bank并且激活相應(yīng)的行； READ指令就是讀取指定的行的數(shù)據(jù)；WRITE指令就是在指定的bank和列中寫入數(shù)據(jù)。1) 行地址通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_（Address Bus行），當(dāng)在第一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿，通過ACTIVATE指令通過。/CS激活了相應(yīng)的行地址當(dāng)然確定指定的行之前BA0引腳會(huì)選擇相應(yīng)的bank。2)/WE引腳在這個(gè)過程中一直不會(huì)被激活，所以S DRAM知道它們不是進(jìn)行寫操作。3) 第三個(gè)時(shí)鐘周期的開始，ACTVATE指令激活了/CAS并且得到指定的列地址。4) 第五個(gè)

53、到第十個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿都會(huì)有數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線。我們看到SDRAM基本的讀取過程非常的簡(jiǎn)單。今天就先談到這里，在以后的文章中我們將會(huì)對(duì)于SDRAM相關(guān)的問題繼續(xù)進(jìn)行討論。DRAM的讀取過程我們還沒有談到我們都關(guān)心的一些問題，比如CAS-2和CAS-3之間的區(qū)別什么的?，F(xiàn)在我們對(duì)于DRAM的基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)有了一個(gè)基本的了解，下面的文章就是給大家介紹一些現(xiàn)代的內(nèi)存技術(shù)。DRAM讀取過程其實(shí)我們?cè)谝郧暗奈恼轮幸呀?jīng)討論過DRAM的讀寫過程了，不過對(duì)于內(nèi)存比較了解的朋友都會(huì)發(fā)現(xiàn)在前面的介紹中僅僅是對(duì)于內(nèi)存的大致讀取過程進(jìn)行了簡(jiǎn)述，很多重要的細(xì)節(jié)都沒有詳細(xì)的討論。所以我們?cè)谖恼碌倪@一節(jié)的內(nèi)容中對(duì)于這個(gè)過程

54、進(jìn)行詳細(xì)的討論。下面就是異步內(nèi)存的讀取過程的步驟，因?yàn)楫惒紻RAM的運(yùn)行并不需要同處理器同頻，它的時(shí)序信號(hào)控制、尋址等操作基本上說是獨(dú)立控制的，也就是由內(nèi)存芯片本身所控制，所以在討論起來(lái)比較簡(jiǎn)單，我們僅僅需要考慮DRAM本身的情況就可以了（這個(gè)系列的文章也是本著循序漸進(jìn)的原則讓大家更好的理解內(nèi)存的工作原理的）：1) 行地址通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_。2)/RAS引腳被激活，列地址就會(huì)被放入行地址選通電路( Row Address Latch:在文章的前面部分我們把它翻譯為列地址門閂電路)。3) 行地址解碼器（ Row Address Decoder）選擇正確的行然后送到傳感放大器（ sense

55、 amps）。4) /WE引腳此時(shí)不被激活，所以 DRAM知道它們不是進(jìn)行寫操作。5) 列地址通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_。6) /CAS引腳被激活，列地址就可以被送到列地址選通器（ Column Address Latch）。7) /CAS引腳也被當(dāng)作輸出啟動(dòng)信號(hào)（ Output Enable），因?yàn)橐坏?CAS信號(hào)被放到傳感放大器，就因?yàn)檫@時(shí)需要的數(shù)據(jù)已經(jīng)找到，所以Dout針腳開始有效，數(shù)據(jù)可以從內(nèi)存中傳輸?shù)较到y(tǒng)了。8)/RAS和 /CAS引腳停止激活，等待下一個(gè)讀取命令。在內(nèi)存的讀取過程中，需要我們考慮的有兩個(gè)主要類型的延遲。第一類的是連續(xù)的DRAM讀操作之間的延遲。內(nèi)存不可能在進(jìn)行完一個(gè)

56、讀取操作之后就立刻進(jìn)行第兩個(gè)讀取操作，因?yàn)镈RAM的讀取操作包括電容器的充電和放電另外還包括把信號(hào)傳送出去的時(shí)間，所以在兩個(gè)讀取操作中間至少留出足夠的時(shí)間讓讓內(nèi)存進(jìn)行這些方面的操作。在連續(xù)的兩次讀取操作之間，第一種類型的延遲包括 /RAS和 /CAS預(yù)充電延遲時(shí)間。在/RAS被激活并且失活之后，你必須給它足夠的時(shí)間為下次激活做好準(zhǔn)備。下圖可以幫助你更好了解這個(gè)過程。/CAS預(yù)充電的過程失一樣的，你只要把上圖種的“RAS”換成“CAS”就可以了。從前面我們介紹的DRAM讀取過程的8個(gè)步驟中，我們可以了解到 /RAS和/CAS預(yù)充電過程是依次進(jìn)行的，所以我們?cè)谝欢ǖ臅r(shí)間里只能進(jìn)行有限次數(shù)的讀取操作

57、。特別是在第8個(gè)步驟中，當(dāng)一次讀取操作周期結(jié)束之后，我們必須讓 /RAS和/CAS引腳都失活。實(shí)際上，在你讓它們失活之后，必須等待預(yù)充電過程結(jié)束之后才能開始下一個(gè)操作（或者還是讀取操作、或者是寫入操作、或者是刷新操作）。當(dāng)然在兩次讀取操作之間的預(yù)充電時(shí)間不是限制DRAM速度的唯一因素。第二種延遲類型是叫做內(nèi)部讀取延遲（inside-the-read）。這種延遲同同兩次讀取操作之間的延遲非常的相似，但是不是由停止 /RAS和/CAS激活而產(chǎn)生的，而是由于要激活/RAS和/CAS而產(chǎn)生的。比如，行存取時(shí)間(tRAC)它就是在你激活RAS和數(shù)據(jù)最終出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線之間的時(shí)間。同樣的列存取時(shí)間 (tCA

58、C)就是激活/CAS引腳和數(shù)據(jù)最終出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上之間的時(shí)間。下面的示意圖可以幫助你更好的理解這兩種類型的延遲：現(xiàn)在讓我們花一點(diǎn)時(shí)間結(jié)合前面介紹的讀取過程來(lái)研究一下上面的這張示意圖：1) 首先看上圖第一行，在預(yù)充電期間行地址通過地址總線傳輸?shù)降刂芬_，這個(gè)期間RAS未被激活，在第三行Address BUS中我們看到數(shù)據(jù)在這個(gè)期間正在行地址總線上，這個(gè)期間CAS也處于預(yù)充電狀態(tài)；2) 依然看上圖第一行， /RAS引腳被激活（RAS Active，灰色的部分），列地址就會(huì)被放入行地址選通電路(第三行Address Bus中所示)，這個(gè)期間CAS依然處于預(yù)充電狀態(tài)；在/RAS被激活的同時(shí)，tRAC（行存取時(shí)間）開始如上圖最后一行Data Bus所示。3