SDRAMの種類
| 種類 | プリフェッチ | データレートの例 | Bank数 | VDD |
|---|---|---|---|---|
| SDRAM | なし | 133 MT/s/pin | 4 Bank | 3.3 V |
| DDR SDRAM | 2 プリフェッチ | 400 MT/s/pin | 4 Bank | 2.5 V |
| DDR2 SDRAM | 4 プリフェッチ | 800 MT/s/pin | 4 or 8 Bank | 1.8 V (DDR2L 1.5 V) |
| DDR3 SDRAM | 8 プリフェッチ | 1600 MT/s/pin | 8 Bank | 1.5 V (DDR3L 1.35 V) |
DDRとは
クロックの立上がり，立下がりでデータ読み書き.
SDRAMは，CLKの立ち上がりでデータ読み書きするが，
DDR SDRAM以降，データはDQSとともに送信され、読込み時はDQSのエッジ位置で、書込み時はDQSのセンターで取り込む．
バスクロックの2倍でデータをやり取りできる．
DQSはデータと一緒に伝送されるので，CLK基準でデータやり取りするより，タイミングマージンを確保しやすい．
ワードとは
メモリチップのデータバス幅(x8, x16, ...)単位で1ワードと呼ぶ．
容量256Mbitのメモリチップなら，
x8: 256Mbit = 8 bit/ワード * 32M ワード
x16: 256Mbit = 16 bit/ワード * 16M ワード
...
プリフェッチとは
- リードラッチに，データバス幅のプリフェッチ数倍のデータを読んでおき，データバスに出力．
- ライトFIFOに，データバス幅のプリフェッチ数倍のデータを詰めておき，メモリにまとめ書き．
DDR3のx16品なら，
- 8ワード(128bit)ラッチしておき，MUXで各ワード(16bit)を切り替えてDQに出力．
- DQから1ワード(16bit)ずつFIFOに詰めておき，8ワード(128bit)をまとめて書き込み．
メモリクロックのプリフェッチ数倍でデータをやり取りできる．
Micron; tn4719_form_function_ddr2
データレートの例
データレート = [非DDR=1 or DDR=2] * バスクロック = [プリフェッチ数] * メモリクロック
- SDRAM
133 MT/s/pin = 133 MHz = 133 MHz - DDR SDRAM
400 MT/s/pin = 2200 MHz = 4100 Hz - DDR3 SDRAM
1600 MT/s/pin = 2800 MHz = 8200 MHz
※標準モジュールは64 bit幅のデータバスなので，
DDR3-1600標準モジュールのデータレートは，
1600 (MT/s/pin) * 64 (pin) / 8 (Byte/bit) = 12.8 (GB/s)
BankとRowとColumn
Micron; 256Mb SDRAMデータシート
SDRAM 16Mb x16品を例にとると，
- BankセレクトBA[1:0] -> 2^2 = 4 Banks
- RowアドレスA[12:0] -> 2^13 = 8192 Rows
- ColumnアドレスA[8:0] -> 2^9 = 512 Columns
(Bank, Row, Column)の組み合わせで1つのワード(16bit)が選択されるから，
4 * 8192 * 512 * 16 = 2^28 = 256 Mbit
操作
Rowをアクティブ(1行まとめてメモリセルからラッチ)にして，
読み書きした後，プリチャージ(ラッチからメモリセルに書き戻し．DRAMは読み出すとデータ破壊される)する．
-
READ
(Bank, Row)選んでアクティブコマンド発行
→ [tRCD後，指定Rowの16 bit * 512 Columnsがセンスアンプで読まれラッチ(=「活性化」)]
→ Column選んでリードコマンド発行
→ [CASレイテンシ(CL)後のクロックから，指定Columnから順繰り※1に16 bitデータ出力]
→ プリチャージコマンド発行※2
→ [tRP後，プリチャージ完了] -
WRITE
(Bank, Row)選んでアクティブコマンド発行
→ [tRCD後，指定Rowの16 bit * 512 Columnsがセンスアンプで読まれラッチ(=「活性化」)]
→ Column選んで，データ入れて，ライトコマンド発行
→ [クロック毎に順繰り※1に16 bitデータ入力，最後のデータからtWR待つ]
→ プリチャージコマンド発行※2
→ [tRP後，プリチャージ完了]
※1 シーケンシャル，インタリーブで順番のつけ方変わる
※2 リードorライトコマンド発行時，A10=H(オートプリチャージ有効)なら，プリチャージコマンド発行不要
Command Rate(CR)
コマンド受付に何クロックかけるか．1T, 2T, ...が使われる．
「Column選んで，データ入れて，ライトコマンド発行」では，
1Tでは，コマンド信号入れた1CLK目で，アドレスバス，データバスを読み取り，コマンド受け付けるが，
2Tでは，コマンド信号入れてから2CLK目で，コマンド受け付ける．タイミングマージンが確保しやすい．
Rank
データバスDQをいくつのメモリチップで共有するか．
シングルランクなら，メモリコントローラとメモリチップで1対1接続だが，
デュアルランクなら，1対2接続となる．#CSで有効とするメモリチップを選択してアクセスする．
無効にしたメモリチップに繋がるDQはスタブになるので，信号品質は劣化する．