内容发布更新时间 : 2024/11/17 15:53:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

DRAM （动态随机访问存储器）对设计人员特别具有吸引力，因为它提供了广泛的性能，用于各种计算机和嵌入式系统的存储系统设计中。本文概括阐述了DRAM 的概念，及介绍了SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SDRAM、DDR5 SDRAM、LPDDR、GDDR。

DRAM

DRAM较其它内存类型的一个优势是它能够以IC（集成电路）上每个内存单元更少的电路实现。DRAM 的内存单元基于电容器上贮存的电荷。典型的DRAM 单元使用一个电容器及一个或三个FET（场效应晶体管）制成。典型的SRAM （静态随机访问内存）内存单元采取六个FET 器件，降低了相同尺寸时每个IC 的内存单元数量。与DRAM 相比，SRAM 使用起来更简便，接口更容易，数据访问时间更快。

DRAM核心结构由多个内存单元组成，这些内存单元分成由行和列组成的两维阵列（参见图1）。访问内存单元需要两步。先寻找某个行的地址，然后在选定行中寻找特定列的地址。换句话说，先在DRAM IC 内部读取整个行，然后列地址选择DRAM IC I/O（输入/ 输出）针脚要读取或要写入该行的哪一列。

DRAM读取具有破坏性，也就是说，在读操作中会破坏内存单元行中的数据。因此，必需在该行上的读或写操作结束时，把行数据写回到同一行中。这一操作称为预充电，是行上的最后一项操作。必须完成这一操作之后，才能访问新的行，这一操作称为关闭打开的行。

对计算机内存访问进行分析后表明，内存访问中最常用的类型是读取顺序的内存地址。这是合理的，因为读取计算机指令一般要比数据读取或写入更加常用。此外，大多数指令读取在内存中顺序进行，直到发生到指令分支或跳到子例程。

图1. DRAMs 内存单元分成由行和列组成的两维阵列

DRAM的一个行称为内存页面，一旦打开行，您可以访问该行中多个顺序的或不同的列地址。这提高了内存访问速度，降低了内存时延，因为在访问同一个内存页面中的内存单元时，其不必把行地址重新发送给DRAM.结果，行地址是计算机的高阶地址位，列地址是低阶地址位。由于行地址和列地址在不同的时间发送，因此行地址和列地址复用到相同的DRAM 针脚上，以降低封装针脚数量、成本和尺寸。一般来说，行地址尺寸要大于列地址，因为使用的功率与列数有关。

早期的RAM拥有控制信号，如RAS# （行地址选择低有效）和CAS# （列地址选择低有效），选择执行的行和列寻址操作。其它DRAM 控制信号包括用来选择写入或读取操作的WE# （写启动低有效）、用来选择DRAM的CS#（芯片选择低有效）及OE#

（输出启动低有效）。早期的DRAM拥有异步控制信号，并有各种定时规范，涵盖了其顺序和时间关系，来确定DRAM 工作模式。

早期的DRAM读取周期有四个步骤。第一步，RAS# 与地址总线上的行地址变低。第二步，CAS# 与地址总线上的列地址变低。第三步，OE#变低，读取数据出现在DQ 数据针脚上。在DQ 针脚上提供数据时，从第一步第三步的时间称为时延。最后一步是RAS#, CAS# 和OE# 变高（不活动），等待内部预充电操作在破坏性读取后完成行数据的恢复工作。从第一步开始到最后一步结束的时间是内存周期时间。上述信号的信号定时与边沿顺序有关，是异步的。这些早期DRAM没有同步时钟操作。

DRAM 内存单元必需刷新，避免丢失数据内容。这要求丢失电荷前刷新电容器。刷新内存由内存控制器负责，刷新时间指标因不同DRAM内存而不同。内存控制器对行地址进行仅RAS# 循环，进行刷新。在仅RAS# 循环结束时，进行预充电操作，恢复仅RAS# 循环中寻址的行数据。一般来说，内存控制器有一个行计数器，其顺序生成仅RAS# 刷新周期所需的所有行地址。

刷新策略有两个（参见图2）。第一个策略内存控制器在刷新周期突发中顺序刷新所有行，然后把内存控制返回处理器，以进行正常操作。在到达最大刷新