本文可以了解什么?

• DDR-DDR4內(nèi)存模塊的差異以及對(duì)比;
• 邏輯BANK的概念與定義;
• 芯片的位寬的解釋。

下圖是DDR3的PHY IP Core的定義規(guī)范。

DDR-DDR4的物理結(jié)構(gòu)差異

首先，我們來對(duì)比一下DDR, DDR2, DDR3 SDRAM, and DDR4 SDRAM物理結(jié)構(gòu)上的差別，如下圖所示。

下表是SDRAM-DDR4前后的電壓，時(shí)鐘，速率的對(duì)比詳圖。

SDRAM, DDR1, DDR2, DDR3以及DDR4對(duì)比表

邏輯BANK與芯片位寬

我們平時(shí)看到的SDRAM都是以模組形式出現(xiàn)，即便是手機(jī)或者pad中的內(nèi)存單元，一般一會(huì)是好幾顆，為什么要做成這種形式呢?要解釋這個(gè)問題，首先要接觸到兩個(gè)概念：物理Bank與芯片位寬。

1、邏輯Bank

簡(jiǎn)單地說，SDRAM的內(nèi)部是一個(gè)存儲(chǔ)陣列。由于采用管道式存儲(chǔ)(如同排隊(duì)買票)，就很難做到隨機(jī)訪問了。

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)確定位所需要的單元格，這就是內(nèi)存芯片尋址的基本原理。對(duì)于內(nèi)存來說，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)我們就稱之為邏輯Bank(Logical Bank)。

由于SDRAM的工作原理限制，單一的邏輯Bank將會(huì)造成非常嚴(yán)重的尋址沖突，大幅降低內(nèi)存效率，因此由于技術(shù)、成本等各方面原因，不可能一顆芯片只做一個(gè)全容量的邏輯Bank。所以架構(gòu)師在SDRAM內(nèi)部分割成多個(gè)L-Bank，在DDR2的標(biāo)準(zhǔn)中，邏輯Bank的數(shù)量是8個(gè)。

這樣一來，在進(jìn)行尋址時(shí)就要先確定是哪個(gè)邏輯Bank，然后再在這個(gè)選定的邏輯Bank中選擇相應(yīng)的行與列定位內(nèi)存單元進(jìn)行尋址?？梢妼?duì)內(nèi)存的訪問，一次只能是一個(gè)邏輯Bank工作，而每次交換的數(shù)據(jù)就是邏輯Bank存儲(chǔ)陣列中一個(gè)"存儲(chǔ)單元"的容量。

2、芯片位寬

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，內(nèi)存的位寬需要與CPU對(duì)應(yīng)，才能正常運(yùn)行。

SDRAM內(nèi)存系統(tǒng)必須要組成一個(gè)物理Bank的位寬，才能使CPU正常工作，那么這個(gè)物理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的芯片來滿足物理Bank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。對(duì)于臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)所用的SDRAM芯片位寬最高也就是16bit，常見的則是8bit。這樣，為了組成物理Bank所需的位寬，就需要多顆芯片并聯(lián)工作。對(duì)于16bit芯片，需要4顆(4×16bit=64bit)。對(duì)于8bit芯片，則就需要8顆了。

這樣大概可以說清楚芯片位寬、芯片數(shù)量與物理Bank的關(guān)系。物理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。