DRAM" target="_blank">SDRAM 英文全稱“Synchronous Dynamic Random Access Memory”，譯為“同步動態(tài)隨機存取內(nèi)存”或“同步動態(tài)隨機存儲器”，是動態(tài)隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory，簡稱 DRAM)家族的一份子。
同步(Synchronous)：與通常的異步 DRAM 不同， SDRAM 存在一個同步接口，其工作時鐘的時鐘頻率與對應(yīng)控制器(CPU/FPGA)的時鐘頻率相同，并且 SDRAM 內(nèi)部的命令發(fā)送與數(shù)據(jù)傳輸均以此時鐘為基準，實現(xiàn)指令或數(shù)據(jù)的同步操作;
動態(tài)(Dynamic)： SDRAM 需要不斷的刷新來保證存儲陣列內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失;
隨機(Random)：數(shù)據(jù)在 SDRAM 中并不是按照線性依次存儲，而是可以自由指定地址進行數(shù)據(jù)的讀寫。
同步動態(tài)隨機存取內(nèi)存(synchronous dynamic random-access memory，簡稱SDRAM)是有一個同步接口的動態(tài)隨機存取內(nèi)存(DRAM)。通常DRAM是有一個異步接口的，這樣它可以隨時響應(yīng)控制輸入的變化。而SDRAM有一個同步接口，在響應(yīng)控制輸入前會等待一個時鐘信號，這樣就能和計算機的系統(tǒng)總線同步。時鐘被用來驅(qū)動一個有限狀態(tài)機，對進入的指令進行管線(Pipeline)操作。這使得SDRAM與沒有同步接口的異步DRAM(asynchronous DRAM)相比，可以有一個更復(fù)雜的操作模式。管線意味著芯片可以在處理完之前的指令前，接受一個新的指令。
在一個寫入的管線中，寫入命令在另一個指令執(zhí)行完之后可以立刻執(zhí)行，而不需要等待數(shù)據(jù)寫入存儲隊列的時間。在一個讀取的流水線中，需要的數(shù)據(jù)在讀取指令發(fā)出之后固定數(shù)量的時鐘頻率后到達，而這個等待的過程可以發(fā)出其它附加指令。這種延遲被稱為等待時間(Latency)，在為計算機購買內(nèi)存時是一個很重要的參數(shù)。SDRAM在計算機中被廣泛使用，從起初的SDRAM到之后一代的DDR(或稱DDR1)，然后是DDR2和DDR3進入大眾市場，2015年開始DDR4進入消費市場。SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了五代，分別是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM，第五代，DDR4 SDRAM。
第一代SDRAM采用單端(Single-Ended)時鐘信號,第二代、第三代與第四代由于工作頻率比較快，所以采用可降低干擾的差分時鐘信號作為同步時鐘。SDR SDRAM的時鐘頻率就是數(shù)據(jù)存儲的頻率，第一代內(nèi)存用時鐘頻率命名，如pc100，pc133則表明時鐘信號為100或133MHz，數(shù)據(jù)讀寫速率也為100或133MHz。之后的第二，三，四代DDR(Double Data Rate)內(nèi)存則采用數(shù)據(jù)讀寫速率作為命名標準，并且在前面加上表示其DDR代數(shù)的符號，PC-即DDR，PC2=DDR2，PC3=DDR3。如PC2700是DDR333，其工作頻率是333/2=166MHz，2700表示帶寬為2.7G。DDR的讀寫頻率從DDR200到DDR400，DDR2從DDR2-400到DDR2-800，DDR3從DDR3-800到DDR3-1600。很多人將SDRAM錯誤的理解為第一代也就是 SDR SDRAM，并且作為名詞解釋，皆屬誤導(dǎo)。SDR不等于SDRAM。
Pin:模組或芯片與外部電路連接用的金屬引腳，而模組的pin就是常說的“金手指”。SIMM：Single In-line Memory Module,單列內(nèi)存模組。內(nèi)存模組就是我們常說的內(nèi)存條，所謂單列是指模組電路板與主板插槽的接口只有一列引腳(雖然兩側(cè)都有金手指)。DIMM：Double In-line Memory Module，雙列內(nèi)存模組。是我們常見的模組類型，所謂雙列是指模組電路板與主板插槽的接口有兩列引腳，模組電路板兩側(cè)的金手指對應(yīng)一列引腳。RIMM：registered DIMM，帶寄存器的雙線內(nèi)存模塊，這種內(nèi)存槽只能插DDR或Rambus內(nèi)存。
SDRAM 全程是 Synchronous Dynamic Random Access Memory，即同步動態(tài)隨機存儲器，同步指內(nèi)存工作需要同步時鐘，動態(tài)指需要不停地刷新來保證數(shù)據(jù)不丟失，隨機指數(shù)據(jù)讀寫可以制定地址進行操作。SDRAM 存儲數(shù)據(jù)是利用了電容能夠保持電荷以及其充放電的特性。SDRAM具有空間存儲量大、讀寫速度快、價格相對便宜等優(yōu)點。然而由于 SDRAM 內(nèi)部利用電容來存儲數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)不丟失，需要持續(xù)對各存儲電容進行刷新操作;同時在讀寫過程中需要考慮行列管理、各種操作延時等，由此導(dǎo)致了其控制邏輯復(fù)雜的特點。
1、SDRAM內(nèi)存計算
SDRAM 的內(nèi)部是一個存儲陣列，就像一張表格，我們在向這個表格中寫入數(shù)據(jù)的時候，需要先指定一個行(Row)，再指定一個列(Column)，就可以準確地找到所需要的“單元格”，這就是 SDRAM 尋址的基本原理。圖中的“單元格”就是 SDRAM 存儲芯片中的存儲單元，而這個“表格”(存儲陣列)我們稱之為 L-Bank。
通常 SDRAM 的存儲空間被劃分為 4 個 L-Bank，在尋址時需要先指定其中一個 L-Bank，然后在這個選定的 L-Bank 中選擇相應(yīng)的行與列進行尋址(尋址就是指定存儲單元地址的過程)。對 SDRAM 的讀寫是針對存儲單元進行的，對 SDRAM 來說一個存儲單元的容量等于數(shù)據(jù)總線的位寬，單位是 bit。那么 SDRAM 芯片的總存儲容量我們就可以通過下面的公式計算出來：SDRAM總存儲容量 = 行數(shù) × 列數(shù) × L-Bank的數(shù)量 × 存儲單元的容量
本次設(shè)計采用的 SDRAM 芯片為 Winbond W9812G6KH - 6，查詢數(shù)據(jù)手冊發(fā)現(xiàn)其容量為：2M × 4 banks × 16 bits = 128 Mbit，其中 2M 為“行數(shù)×列數(shù)”，4為 L-Bank 數(shù)量，16 為單個存儲單元的容量，即數(shù)據(jù)位寬。因此每個 Bank 能存儲 32 Mbit(33554432 bit)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組成 4096行 x 512列，每個存儲單元存儲 16bit 的數(shù)據(jù)。
2、SDRAM存取原理
SDRAM存儲數(shù)據(jù)是利用了電容的充放電特性以及能夠保持電荷的能力。一個 1bit 的存儲單元的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它主要由行列選通三極管，存儲電容，刷新放大器組成。行地址與列地址選通使得存儲電容與數(shù)據(jù)線導(dǎo)通，從而可進行放電(讀取)與充電(寫入)操作。
SDRAM 存儲數(shù)據(jù)是利用了電容能夠保持電荷以及其充放電的特性。對于這 1 bit 的的數(shù)據(jù)，首先需要打開行地址線，然后打開列地址線，選中存儲單元。接著打開行選通三極管，再打開列選通三極管，對存儲電容進行放電，電容的電平狀態(tài)就能呈現(xiàn)在位線上，即實現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀取。當位線的的電平值送到存儲電容上，對存儲電容進行充電，就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)寫入。刷新放大器的作用是將電容放大，便于傳輸。
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動態(tài)隨機存取存儲器)是一種儲存外界訊號和數(shù)據(jù)的設(shè)備，主要用來存取具有實時要求的程序。能夠根據(jù)外界訊號實時以某種以固定時間間隔規(guī)律向外供應(yīng)數(shù)據(jù)。它是指不包括DRAM(一種半導(dǎo)體元件)在內(nèi)的存儲器，可以給處理器(CPU)同步提供內(nèi)存數(shù)據(jù)。
SDRAM不同于DRAM，是一種芯片結(jié)構(gòu)，可以與處理器(CPU)同步工作，即同步外部時鐘。它也與SDRAM有著極大的區(qū)別：如果要使DRAM的內(nèi)容保持有效，那么必須要不斷地更新存儲空間中的數(shù)據(jù)。但是SDRAM是有刷新時鐘，因此可以保持數(shù)據(jù)的準確性而不需要每隔一定的時間對數(shù)據(jù)進行刷新。
另外，SDRAM具有以下優(yōu)點：
1. SDRAM是一種高速存儲技術(shù)，它可以提升計算機的性能和運行速度，大大提高計算機處理器(CPU)更多任務(wù)的能力。
2. SDRAM方案的容量可以擴大幾十倍，并可超出DRAM容量的上限。
3. SDRAM的讀取速度也是比較快的。
4. SDRAM的能量效率很高，可以長時間的保持數(shù)據(jù)的有效性，不需要每次頻繁的讀取數(shù)據(jù)。
5. SDRAM省電，可以更好的完成復(fù)雜操作，而且不會消耗太多的電力。
綜上所述，SDRAM是一種具有高速、高容量、高效率、節(jié)能等特點的動態(tài)存儲器。它既能提高計算機的速度，還能減少計算機本身的功率消耗。
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