SDRAM工做原理

SDRAM的工做原理

　　SDRAM之因此成爲DRARM就是由於它要不斷進行刷新（Refresh）才能保留住數據，所以它是DRAM最重要的操做。那麼要隔多長時間重複一次刷新，目前公認的標準是，存儲體中電容的數據有效保存期上限是64ms（毫秒，1/1000秒），也就是說每一行刷新的循環週期是64ms。這樣刷新速度就是：行數量/64ms。咱們在看內存規格時，常常會看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 Refresh Cycles/64ms的標識，這裏的4096與8192就表明這個芯片中每一個Bank的行數。刷新命令一次對一行有效，發送間隔也是隨總行數而變化，4096行時爲15.625μs（微秒，1/1000毫秒），8192行時就爲7.8125μs。HY57V561620爲8192 refresh cycles / 64ms。

　　SDRAM是多Bank結構，例如在一個具備兩個Bank的SDRAM的模組中，其中一個Bank在進行預充電期間，另外一個Bank卻立刻能夠被讀取，這樣當進行一次讀取後，又立刻去讀取已經預充電Bank的數據時，就無需等待而是能夠直接讀取了，這也就大大提升了存儲器的訪問速度。

　　爲了實現這個功能，SDRAM須要增長對多個Bank的管理，實現控制其中的Bank進行預充電。在一個具備2個以上Bank的SDRAM中，通常會多一根叫作BAn的引腳，用來實如今多個Bank之間的選擇。

　　SDRAM具備多種工做模式，內部操做是一個複雜的狀態機。SDRAM器件的引腳分爲如下幾類。

　　（1）控制信號：包括片選、時鐘、時鐘使能、行列地址選擇、讀寫有效及數據有效。

　　（2）地址信號：時分複用引腳，根據行列地址選擇引腳，控制輸入的地址爲行地址或列地址。。

　　（3）數據信號：雙向引腳，受數據有效控制。

　　SDRAM的全部操做都同步於時鍾。根據時鐘上升沿控制管腳和地址輸入的狀態，能夠產生多種輸入命令。

　　模式寄存器設置命令。

　　激活命令。

　　預充命令。

　　讀命令。

　　寫命令。

　　帶預充的讀命令。

　　帶預充的寫命令。

　　自動刷新命令。

　　自我刷新命令。

　　突發停命令。

　　空操做命令。

　　根據輸入命令，SDRAM狀態在內部狀態間轉移。內部狀態包括模式寄存器設置狀態、激活狀態、預充狀態、寫狀態、讀狀態、預充讀狀態、預充寫狀態、自動刷新狀態及自我刷新狀態。

　　SDRAM支持的操做命令有初始化配置、預充電、行激活、讀操做、寫操做、自動刷新、自刷新等。全部的操做命令經過控制線CS#、RAS#、CAS#、WE#和地址線、體選地址BA輸入。

　　一、行激活

　　行激活命令選擇處於空閒狀態存儲體的任意一個行，使之進入準備讀/寫狀態。從體激活到容許輸入讀/寫命令的間隔時鐘節拍數取決於內部特徵延時和時鐘頻率。HY57V561620內部有4個體，爲了減小器件門數，4個體之間的部分電路是公用的，所以它們不能同時被激活，並且從一個體的激活過渡到另外一個體的激活也必須保證有必定的時間間隔。

　　二、預充電

　　預充電命令用於對已激活的行進行預充電即結束活動狀態。預充電命令能夠做用於單個體，也能夠同時做用於全部體（經過全部體預充電命令）。對於猝發寫操做必須保證在寫入預充電命令前寫操做已經完成，並使用DQM禁止繼續寫入數據。預充電結束後回到空閒狀態，也能夠再次被激活，此時也能夠輸入進入低功耗、自動刷新、自刷新和模式設置等操做命令。

　　預充電中重寫的操做與刷新操做同樣，只不過預充電不是按期的，而只是在讀操做之後執行的。由於讀取操做會破壞內存中的電荷。所以，內存不但要每64ms刷新一次，並且每次讀操做以後還要刷新一次。

　　三、自動預充電

　　若是在猝發讀或猝發寫命令中，A10/AP位置爲「1」，在讀寫操做完成後自動附加一個預充電動做。操做行結束活動狀態，但在內部狀態機回到空閒態以前不能給器件發送新的操做命令。

　　四、猝發讀

　　猝發讀命令容許某個體中的一行被激活後，連續讀出若干個數據。第一個數據在通過指定的CAS延時節拍後呈如今數據線上，之後每一個時鐘節拍都會讀出一個新的數據。猝發讀操做能夠被同體或不一樣體的新的猝發讀/寫命令或同一體的預充電命令及猝發中止命令停止。

　　五、猝發寫

　　猝發寫命令與猝發讀命令相似，容許某個體中的一行被激活後，連續寫入若干個數據。第一個寫數據與猝發寫命令同時在數據線上給出，之後每一個時鐘節拍給出一個新的數據，輸入緩衝在猝發數據量知足要求後中止接受數據。猝發寫操做能夠被猝發讀/寫命令或DQM數據輸入屏蔽命令和預充電命令或猝發中止命令停止。

　　六、自動刷新

　　因爲動態存儲器存儲單元存在漏電現象，爲了保持每一個存儲單元數據的正確性，HY57V561620必須保證在64ms內對全部的存儲單元刷新一遍。一個自動刷新週期只能刷新存儲單元的一個行，每次刷新操做後內部刷新地址計數器自動加「1」。只有在全部體都空閒（由於4個體的對應行同時刷新）而且未處於低功耗模式時才能啓動自動刷新操做，刷新操做執行期間只能輸入空操做，刷新操做執行完畢後全部體都進入空閒狀態。該器件能夠每間隔7.8μs執行一次自動刷新命令，也能夠在64ms內的某個時間段對全部單元集中刷新一遍。

　　七、自刷新

　　自刷新是動態存儲器的另外一種刷新方式，一般用於在低功耗模式下保持SDRAM的數據。在自刷新方式下，SDRAM禁止全部的內部時鐘和輸入緩衝（CKE除外）。爲了下降功耗，刷新地址和刷新時間所有由器件內部產生。一旦進入自刷新方式只有經過CKE變低才能激活，其餘的任何輸入都將不起做用。給出退出自刷新方式命令後必須保持必定節拍的空操做輸入，以保證器件完成從自刷新方式的退出。若是在正常工做期間採用集中式自動刷新方式，則在退出自刷新模式後必須進行一遍（對於HY57V561620來講，8192個）集中的自動刷新操做。

　　八、時鐘和時鐘屏蔽

　　時鐘信號是全部操做的同步信號，上升沿有效。時鐘屏蔽信號CKE決定是否把時鐘輸入施加到內部電路。在讀寫操做期間，CKE變低後的下一個節拍凍結輸出狀態和猝發地址，直到CKE變高爲止。在全部的體都處於空閒狀態時，CKE變低後的下一個節拍SDRAM進入低功耗模式並一直保持到CKE變高爲止。

　　九、DQM操做

　　DQM用於屏蔽輸入輸出操做，對於輸出至關於開門信號，對於輸入禁止把總線上的數據寫入存儲單元。對讀操做DQM延遲2個時鐘週期開始起做用，對寫操做則是當拍有效。