SDRAM详细分析——02 内存访问周期

大家好，这里是大话硬件。

上一篇文章介绍了SDRAM基础，了解到SDRAM的发展历程。这篇文章主要总结SDRAM内部的构造和最基础的内存访问周期。

打开DDR的数据手册，在Diagram这一页如下所示：

上面的框图说明SDRAM内部有大量banks，即多bank架构。这个多Bank有点像图书馆里面的书架。

下面是1Gb内存DDR3手册，可以看到有8个Banks，对应到框图里面的Bank0~Bank7

将Bank类比成书架，如下所示

在Bank内部，存在不同的行Rows，而每一行又有很多列columns

根据上面的类比，当需要读取或者写入数据时，也就是要借取或者还回某本书，需要3个地址信息，分别是哪个Bank（书架），哪一行，哪一列。

那么在DDR内部，完成一次数据的操作，具体是如何进行的呢？

芯片上电完成初始化后处理idle状态。进行数据处理，主要有3步：

第一步：activating 激活

激活命令会把数据所在的bank一行，全部复制到bank对应的缓冲行里面，这里的行缓冲区访问速度非常快。

可以类比成你需要在图书馆找到清华大学出版的电路书籍，你在前台发出指令，图书馆会将一推车清华大学出版的电路书籍全部送到你面前。

第二步：读取或写入 read/write

此时数据在高速行缓冲区，可以直接进行读取或者写入。你能直接找你想要的具体的一本书籍。

第三步：预充电 precharge

当读取或者写入完成后，需要将这一行关闭掉，使其恢复到初始化的状态，这个动作就是预充电。

预充电完，将会发生两个变化： 如果刚刚写入了新的数据到缓冲行，那么预充电会把修改后的数据，复制到Bank中，使Bank的数据完成更新。另外，复制完成后，缓冲区将恢复到初始态。

此时整个Bank又回到了idle的状态。

上面三步，就是DDR一次完整的内存访问周期。对应下面的1,2,3。

根据上面状态机可知，在DDR内部还有refresh的操作，即刷新。在上一篇文章中介绍了SDRAM内部最小单元是一个电容和晶体管，但是这个电容并不是理想的，会慢慢漏电。刷新的操作就是给这些电容充电，防止因为漏电导致0和1发生翻转，导致数据错误。

从上面框图看出，刷新操作是不能读取或者写入数据的，因为上一个状态是idle也就是在预充电完成之后，才能进行刷新。可见刷新的频率和时间其实会影响到SDRAM操作的效率。因为刷新是实实在在地消耗时间，不能进行任何的数据操作。

将上面的命令功能总结如下：

下一篇文章将介绍SDRAM流水线操作指令关注我，让我成为你的专属小太阳吧