SDRAM介绍

原文地址：http://blog.chinaunix.net/uid-21977330-id-3260959.html
Introduction 
问题1：什么是DRAM、SRAM、SDRAM？ 
答：名词解释如下 
DRAM--------动态随即存取器，需要不断的刷新，才能保存数据，而且是行列地址复用的，许多都有页模式 
SRAM--------静态的随机存储器，加电情况下，不需要刷新，数据不会丢失，而且一般不是行列地址复用的 
SDRAM-------同步的DRAM，即数据的读写需要时钟来同步 

问题2：为什么DRAM要刷新，SRAM则不需要？ 
答：这是由RAM的设计类型决定的，DRAM用了一个T和一个RC电路，导致电容会漏电和缓慢放电，所以需要经常刷新来保存数据

问题3：我们通常所说的内存用的是什么呢？这三个产品跟我们实际使用有什么关系？ 
答：内存（即随机存贮器RAM）可分为静态随机存储器SRAM，和动态随机存储器DRAM两种。我们经常说的“ 
内存”是指DRAM。而SRAM大家却接触的很少。

问题4：为什么使用DRAM比较多、而使用SRAM却很少？

答：1）因为制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多，正因为如此，才使其发展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用于CPU内部的一级缓存以及内置的二级缓存。仅有少量的网络服务器以及路由器上能够使用SRAM。

      2）存储单元结构不同导致了容量的不同：一个DRAM存储单元大约需要一个晶体管和一个电容（不 
包括行读出放大器等），而一个SRAM存储单元大约需要六个晶体管。DRAM和SDRAM由于实现工艺问题，容量 
较SRAM大，但是读写速度不如SRAM。

问题5：用得最多的DRAM有什么特点呢？它的工艺是什么情况？（通常所说的内存就是DRAM）

答：1）DRAM需要进行周期性的刷新操作，我们不应将SRAM与只读存储器（ROM）和Flash Memory相混淆，因为SRAM是一种易失性存储器，它只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据。“随机访问”是指存储器的内容可以以任何顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置。

      2）DRAM和SDRAM由于实现工艺问题，容量较SRAM大。但是读写速度不如SRAM，但是现在，SDRAM的速度也已经很快了，时钟好像已经有150兆的了。那么就是读写周期小于10ns了。

      3）SDRAM虽然工作频率高，但是实际吞吐率要打折扣。以PC133为例，它的时钟周期是7.5ns，当CAS latency=2 时，它需要12个周期完成8个突发读操作，10个周期完成8个突发写操作。不过，如果以交替方式访问Bank，SDRAM可以在每个周期完成一个读写操作（当然除去刷新操作）。

      4）其实现在的主流高速存储器是SSRAM（同步SRAM）和SDRAM（同步DRAM）。目前可以方便买到的SSRAM最大容量是8Mb/片，最大工作速度是166MHz；可以方便买到的SDRAM最大容量是128Mb/片，最大工作速度是133MHz。

问题6：用得比较少但速度很快，通常用于服务器cache的SRAM有什么特点呢？

答：1）SRAM是静态的，DRAM或SDRAM是动态的，静态的是用的双稳态触发器来保存信息，而动态的是用电子，要不时的刷新来保持。SRAM 是Static Random Access Memory的缩写，中文含义为静态随机访问存储器，它是一种类型的半导体存储器。“静态”是指只要不掉电，存储在SRAM中的数据就不会丢失。

      2）SRAM其实是一种非常重要的存储器，它的用途广泛。SRAM的速度非常快，在快速读取和刷新时能够保持数据完整性。SRAM内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据。所以SRAM的电路结构非常复杂。

      3）从晶体管的类型分，SRAM可以分为双极性与CMOS两种。从功能上分，SRAM可以分为异步SRAM和同步SRAM（SSRAM）。异步SRAM的访问独立于时钟，数据输入和输出都由地址的变化控制。同步SRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它控制信号均于时钟信号相关。 
最后要说明的一点： 
   SRAM不应该与SDRAM相混淆，SDRAM代表的是同步DRAM（Synchronous DRAM），这与SRAM是完全不同的。SRAM也不应该与PSRAM相混淆，PSRAM是一种伪装成SRAM的DRAM。

SDRAM的逻辑Bank与芯片容量表示方法 
1、逻辑Bank与芯片位宽 
      讲完SDRAM的外在形式，就该深入了解SDRAM的内部结构了。这里主要的概念就是逻辑Bank。简单地说，SDRAM的内部是一个存储阵列。因为如果是管道式存储（就如排队买票），就很难做到随机访问了。 
阵列就如同表格一样，将数据“填”进去，你可以把它想象成一张表格。和表格的检索原理一样，先指定一个行（Row），再指定一个列（Column），我们就可以准确地找到所需要的单元格，这就是内存芯片寻址的基本原理。对于内存，这个单元格可称为存储单元,那么这个表格（存储阵列）叫什么呢？它就是逻辑 Bank（Logical Bank，下文简称L-Bank）。

      由于技术、成本等原因，不可能只做一个全容量的L-Bank，而且最重要的 是，由于SDRAM的工作原理限制，单一的L-Bank将会造成非常严重的寻址冲突，大幅降低内存效率（在后文中将详细讲述）。所以人们在SDRAM内部 分割成多个L-Bank，较早以前是两个，目前基本都是4个，这也是SDRAM规范中的最高L-Bank数量。到了RDRAM则最多达到了32个，在最新 DDR-Ⅱ的标准中，L-Bank的数量也提高到了8个。 
这样，在进行寻址时就要先确定是哪个L-Bank，然后再在这个选定的L-Bank中选择相应的行与列进行寻址。可见对内存的访问，一次只能是一个L- Bank工作，而每次与北桥交换的数据就是L-Bank存储阵列中一个“存储单元”的容量。在某些厂商的表述中，将L-Bank中的存储单元称为 Word（此处代表位的集合而不是字节的集合）。 
      从前文可知，SDRAM内存芯片一次传输率的数据量就是芯片位宽，那么这个存储单元的容量就是芯片的位宽（也是L-Bank的位宽），但要注意，这种关系也仅对SDRAM有效，原因将在下文中说明。

2、内存芯片的容量 
      现在我们应该清楚内存芯片的基本组织结构了。那么内存的容量怎么计算呢？显然，内存芯片的容量就是所有L-Bank中的存储单元的容量总合。计算有多少个存储单元和计算表格中的单元数量的方法一样： 
存储单元数量=行数×列数（得到一个L-Bank的存储单元数量）×L-Bank的数量

假设row=13 column=9 bank=4 data width=32 
正确的计算应该是如下： 
行数=2^13   列数=2^9 
容量=2^13x2^9x4x32/1024/1024/8=512MBits=64MBytes 

      在很多内存产品介绍文档中，都会用M×W的方式来表示芯片的容量（或者说是芯片的规格/组织结构）。M是该芯片中存储单元的总数，单位是兆（英文简写M，精确值是1048576，而不是1000000），W代表每个存储单元的容量，也就是SDRAM芯片的位宽（Width），单位是bit。计算出来的芯片容量也是以bit为单位，但用户可以采用除以8的方法换算为字节（Byte）。比如8M×8，这是一个8bit位宽芯片，有8M个存储单元，总容量是 64Mbit（8MB）。

不过，M×W是最简单的表示方法。下图则是某公司对自己内存芯片的容量表示方法，这可以说是最正规的形式之一。

业界正规的内存芯片容量表示方法

      我们可以计算一下，结果可以发现这三个规格的容量都是128Mbits，只是由于位宽的变化引起了存储单元的数量变化。从这个例子就也可以看出，在相同的总容量下，位宽可以采用多种不同的设计。

3、与芯片位宽相关的DIMM设计 
      为什么在相同的总容量下，位宽会有多种不同的设计呢？这主要是为了满足不同领域的需要。现在大家已经知道P-Bank的位宽是固定的，也就是说当芯片位宽确定下来后，一个P-Bank中芯片的个数也就自然确定了，而前文讲过P-Bank对芯片集合的位宽有要求，对芯片集合的容量则没有任何限制。高位宽的芯片可以让DIMM的设计简单一些（因为所用的芯片少），但在芯片容量相同时，这种DIMM的容量就肯定比不上采用低位宽芯片的模组，因为后者在一个P- Bank中可以容纳更多的芯片。比如上文中那个内存芯片容量标识图，容量都是128Mbit，合16MB。如果DIMM采用双P-Bank+16bit芯片设计，那么只能容纳8颗芯片，计128MB。但如果采用4bit位宽芯片，则可容纳32颗芯片，计512MB。DIMM容量前后相差出4倍，可见芯片位宽对DIMM设计的重要性。因此，8bit位宽芯片是桌面台式机上容量与成本之间平衡性较好的选择，所以在市场上也最为普及，而高于16bit位宽的芯片一般用在需要更大位宽的场合，如显卡等，至于4bit位宽芯片很明显非常适用于大容量内存应用领域，基本不会在标准的Unbuffered 模组设计中出现。