1.1.2 SDRAM内存工作原理
SDRAM的内部是一个存储阵列。阵列就如同表格一样,将数据“填”进去。在数据读写时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,如图2-49所示。
图2-49内存行,列地址寻址示意图
这个单元格(存储阵列)就叫逻辑 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-Ban k将会造成非常严重的寻址冲突,大幅降低内存效率。所以人们在 SDRAM内部分割成多个 L-Bank,目前基本都是 4个(这也是SDRAM规范中的最高L-Bank数量),由此可见,在进行寻址时就要先确定是哪个 L-Bank,然后在这个选定的 L-Bank中选择相应的行与列进行寻址。因此对内存的访问,一次只能是一个 L-Bank工作。如图2-50:
图2-50内存存储单元
当对内存进行操作时(见下图),先要确定操作L-Bank,因此要对L-Bank进行选择。在内存芯片的外部管脚上多出了两个管脚BA0, BA1,用来片选4个L-Bank。如前所述, 32位的地址长度由于其存储结构特点,分成了行地址和列地址。通过下面的内存结构图可知,内存外接管脚地址线只有13根地址线A0~A12,它最多只能寻址8M内存空间,到底使用什么机制来实现对64M内存空间进行寻址的呢?SDRAM的行地址线和列地址线是分时复用的,即地址要分两次送出,先送出行地址(nSRAS行有效操作),再送出列地址(nSCAS列有效操作)。这样,可以大幅度减少地址线的数目,提高器件的性能和制作工艺复杂度。但寻址过程也会因此而变得复杂。实际上,现在的SDRAM一般都以L-Bank为基本寻址对象的。由L-Bank地址线BAn控制L-Bank间的选择,行地址线和列地址线贯穿连接所有的L-Bank,每个L-Bank的数据的宽度和整个存储器的宽度相同,这样,可以加快数据的存储速度。同时,BAn还可以使未被选中的L-Bank工作于低功耗的模式下,从而降低器件的功耗。
图2-51 HY57561620内部结构图
开发板内存控制器管脚接线(以MINI2440开发板为例):
(1)确定BA0、BA1的接线
表2-15 BA0、BA1接线
Bank Size: 外接内存容量大小(HY57561620是4Mbit*16bit*4Bank*2Chips/8=64MB)(其中HY57561620和H57v256一样)
Bus Width: 总线宽度 (两片16位HY57561620,并联成32位)
Base Component:单个芯片容量(bit)(256Mb)
Memory Configration:内存配置 ((4M*16*4banks)*2Chips )
由硬件手册Bank Address管脚连接配置表可知,使用A[25:24]两根地址线作为Bank片选信号,正好两根接线可以片选每个存储单元的4个BANKS。
(2)确定其它接线
SDRAM内存是焊接在BANK6~BANK7上的,其焊接管脚,如图2-52:
图2-52 S3C2440 16位宽内存芯片
上图是S3C2440提供的两片16位芯片并联连接示意图,An是CPU地址总线,其中A2~A14为内存芯片寻址总线,之所以地址寻址总线从A2开始是因为内存地址都是按字节对齐的,,A24,A25为L-Bank片选信号,Dn为CPU数据总线,其它为对应控制信号线。
表2-16 内存芯片各管脚说明
外接管脚名 |
内接管脚名 |
全称 |
描述 |
A2~A14 |
A0~A12 |
Address |
地址线 |
D0 ~D31 |
DQ0~DQ31 |
Data Input/Output |
数据线 |
A24,A25 |
BA0,BA1 |
Bank Address |
L-BANK片选信号 |
DQM0~DQM3 |
LDQM, UDQM |
Data Input/Output Mask |
高,低字节数据掩码信号 |
SCKE |
SCKE |
Clock Enable |
输入时钟有效信号 |
SCLK |
SCLK |
Clock |
输入时钟 |
nSCS0 |
nSCS |
General Chip Select |
片选信号(它与nGCS6是同一管脚的两个功能) |
nSRAS |
nSRAS |
Row Address Strobe |
行地址选通信号 |
nSCAS |
nSCAS |
Column Address Strobe |
列地址选通信号 |
nWE |
newnWE |
Write Enable |
写入有效信号 |
通过S3C2440 16位宽内存芯片接线图可以看出,两片内存芯片只有两个地方不一样,LDQM, UDQM和数据总线DQn接线方式不一样。