詳談SDRAM內存模組與差異對比

本文可以了解什么？

DDR-DDR4內存模塊的差異以及對比;

邏輯BANK的概念與定義;

芯片的位寬的解釋。

下圖是DDR3的PHY IP Core的定義規范。

DDR-DDR4的物理結構差異

首先，我們來對比一下DDR， DDR2， DDR3 SDRAM， and DDR4 SDRAM物理結構上的差別，如下圖所示。

下表是SDRAM-DDR4前后的電壓，時鐘，速率的對比詳圖。

SDRAM， DDR1， DDR2， DDR3以及DDR4對比表

邏輯BANK與芯片位寬

我們平時看到的SDRAM都是以模組形式出現，即便是手機或者pad中的內存單元，一般一會是好幾顆，為什么要做成這種形式呢？要解釋這個問題，首先要接觸到兩個概念：物理Bank與芯片位寬。

1、邏輯Bank

簡單地說，SDRAM的內部是一個存儲陣列。由于采用管道式存儲（如同排隊買票），就很難做到隨機訪問了。

陣列就如同表格一樣，將數據“填”進去，你可以它想象成一張表格。和表格的檢索原理一樣，先指定一個行（Row），再指定一個列（Column），我們就可以準確定位所需要的單元格，這就是內存芯片尋址的基本原理。對于內存來說，這個單元格可稱為存儲單元，那么這個表格（存儲陣列）我們就稱之為邏輯Bank（Logical Bank）。

由于SDRAM的工作原理限制，單一的邏輯Bank將會造成非常嚴重的尋址沖突，大幅降低內存效率，因此由于技術、成本等各方面原因，不可能一顆芯片只做一個全容量的邏輯Bank。所以架構師在SDRAM內部分割成多個L-Bank，在DDR2的標準中，邏輯Bank的數量是8個。

這樣一來，在進行尋址時就要先確定是哪個邏輯Bank，然后再在這個選定的邏輯Bank中選擇相應的行與列定位內存單元進行尋址?？梢妼却娴脑L問，一次只能是一個邏輯Bank工作，而每次交換的數據就是邏輯Bank存儲陣列中一個“存儲單元”的容量。

2、芯片位寬

傳統內存系統為了保證CPU的正常工作，必須一次傳輸完CPU在一個傳輸周期內所需要的數據。而CPU在一個傳輸周期能接受的數據容量就是CPU數據總線的位寬，單位是bit（位）。當時控制內存與CPU之間數據交換的芯片也因此將內存總線的數據位寬等同于CPU數據總線的位寬，內存的位寬需要與CPU對應，才能正常運行。

SDRAM內存系統必須要組成一個物理Bank的位寬，才能使CPU正常工作，那么這個物理Bank位寬怎么得到呢？這就涉及到了內存芯片的結構。

每個內存芯片也有自己的位寬，即每個傳輸周期能提供的數據量。理論上，完全可以做出一個位寬為64bit的芯片來滿足物理Bank的需要，但這對技術的要求很高，在成本和實用性方面也都處于劣勢。所以芯片的位寬一般都較小。對于臺式機市場所用的SDRAM芯片位寬最高也就是16bit，常見的則是8bit。這樣，為了組成物理Bank所需的位寬，就需要多顆芯片并聯工作。對于16bit芯片，需要4顆（4×16bit=64bit）。對于8bit芯片，則就需要8顆了。

這樣大概可以說清楚芯片位寬、芯片數量與物理Bank的關系。物理Bank其實就是一組內存芯片的集合，這個集合的容量不限，但這個集合的總位寬必須與CPU數據位寬相符。
責編AJX