CPU和SDRAM的搭建

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//TITLE:
// CPU和SDRAM的搭建
//AUTHOR:
// norains
//DATE:
// Saturday 24-May-2008
//Environment:
// NONE
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虽然在桌面PC中SDRAM已经如同明日黄花，地位基本上已经被DDRI或DDRII取代，但对于嵌入式设备而言，尚且还有用武之地。本文只是在确定CPU的情况下如何选择相搭配的内存芯片做个基本的描述，故对于很多概念只是泛泛而谈，而原理更是很少涉及。如果各位朋友对SDRAM的机制有着浓厚的兴趣，强烈推荐网友写的一篇文章：http://xdiy.com.cn/html/2007-04/9385.html（终极内存技术指南）。顺便说一下，本文的很多概念和原理也是摘录该文，在此先向该文的作者表示最高的敬意。

1.Phisical Bank（P-Bank）
SDRAM为了保证CPU的正常工作，必须一次传输完CPU在一个传输周期内所需要的数据。而CPU在一个传输周期能接受的数据容量就是CPU数据总线的位宽，而该位宽就称之为Physical Bank（P-Bank）的位宽，其单位是bit。


2.芯片位宽
每个内存芯片也有自己的位宽，即每个传输周期能提供的数据量。如果CPU的P-Bank为64bit，相应的内存芯片的位宽也要达到64bit。不过由于制造技术限制，很多内存芯片都不会直接提供64bit，更常见的是8bit和16bit。如果采用8bit芯片，那则需要并联8片，这样位宽就达到8X8=64bit，符合P-Bank要求。相对的，如果采用的是16bit，则只需要4片。


3.Logic Bank（L-Bank）
简单地说，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，你可以把它想象成一张表格。和表格的检索原理一样，先指定一个行（Row），再指定一个列（Column），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。对于内存，这个单元格可称为存储单元,那么这个表格（存储阵列）叫什么呢？它就是逻Logical Bank（L-Bank）。
如图1：


知道这三个概念之后，看懂内存芯片的参数就没什么问题了。

以Micron的芯片规格为例：
1）MT48LC128M4A2 – 32 Meg x 4 x 4 banks
2）MT48LC64M8A2 – 16 Meg x 8 x 4 banks
3）MT48LC32M16A2 – 8 Meg x 16 x 4 banks

我们可以根据参数算出内存芯片的容量：32 Meg x 4 x 4 = 512Mbit = 64MB。同样可知，其它两组也同属于相等的容量。

对于2）来说，该芯片的存储单元为16Meg，芯片位宽为8bit，有4个L-Bank。其它两组参数含义可据此而推断。

4.DQM
内存芯片还有一个很重要的PIN，就是DQM。DQM全称是Data I/O Mask，即数据掩码技术，主要是用来屏蔽不需要的数据。对于4bit位宽芯片，两个芯片共用一个DQM信号线，对于8bit位宽芯片，一个芯片占用一个DQM信号，而对于16bit位宽芯片，则需要两个DQM引脚。



为了加深印象，我们以某款嵌入式CPU（以下称为CPU_A）为例：

如图2


图中只保留了SDRAM控制线，省略了其它部分。从图中我们可以看出，该CPU的SDRAM地址线为12根，P-Bank为32bit。我们可以根据P-Bank为32bit，能推断出应该有2个DQM，这个结论在图中也得到了证实。


最后我们还是举个例子作为文章的结尾。假如我们只能选择CPU_A，并且内存芯片只能从之前的Micron中选择，那么有如下三个系统需要搭建：

1）CPU_A + 128M
因为例子芯片的容量为64MB，如果要构建128M，所需的片数为：128M / 64M = 2。因为2片组成的P-Bank必须要达到32bit，而MT48LC32M16A2的芯片位宽恰好为16bit，所以在这个案例中我们只能选择两片MT48LC32M16A2。

2）CPU_A + 256M
同样，先确认内存芯片所需的片数：256M / 64M = 4。
每颗内存芯片的位宽要求为：32bit / 4 = 8。
样品中只有MT48LC64M8A2符合。

3）CPU_A + 64M
内存所需片数：64M / 64M = 1
芯片位宽：32bit / 1 = 32bit
所列的样品中内存芯片的最大位宽为16bit，因此如果只是选择所给的内存芯片，则无法和CPU_A搭建64M的系统。