買電腦最重要的參考指標(biāo)之一是快，而快慢與否由DDR決定，自從上一篇文章介紹完各種類DDR的特性功能后，今天我們詳細介紹DDR時序電路與連線拓補。

圖1 DDR4

SDRAM、DDR、DDR2、DDR3、DDR4的讀寫時序整體類似，區(qū)別在于間隔時間、命令形式、有新增功能等。

以圖表的形式說明內(nèi)存讀寫時序關(guān)系。

CK/CK#：時鐘信號，地址和命令信號在時鐘的上升沿有效，數(shù)據(jù)信號在時鐘的上升沿和下降沿都有效。

R：表示讀命令；

W：表示寫命令；

A：表示地址命令，包括行地址、列地址、塊地址、塊組地址；

D：表示數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)選通信號；

AL：命令之間的間隔時間，每類芯片的間隔時間是不同的，以時鐘的個數(shù)為單位；

CL：讀的數(shù)據(jù)從內(nèi)部存儲單元到數(shù)據(jù)總線的時間，即數(shù)據(jù)潛伏期；

CWL：寫數(shù)據(jù)時的延時，要比CL短的多。

下面的幾個表，行數(shù)都一樣，第一行表示時鐘信號；第二行表示命令信號；第三行表示數(shù)據(jù)信號；第四行表示第一個讀/寫命令發(fā)出后的時間間隔情況；第五行表示第二個讀/寫命令發(fā)出后的時間間隔情況；第六行表示第三個讀/寫命令發(fā)出后的時間間隔情況；

內(nèi)存芯片的操作時序很多，如普通讀或?qū)憰r序、突發(fā)讀或?qū)憰r序、讀后接著讀時序，讀后寫時序、多功能寄存器設(shè)置操作時序、校準(zhǔn)時序等等，現(xiàn)在僅僅以突發(fā)的讀寫時序為例說明內(nèi)存的一般性操作時序。

無間隔的連續(xù)突發(fā)讀時序如表1所示，突發(fā)長度為4。數(shù)據(jù)是連續(xù)輸出的，每4個字節(jié)需要一個潛伏期CL。

表1 無間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)讀操作

有一個時鐘周期間隔的突發(fā)讀操作如表2所示，每四個數(shù)據(jù)中間有一個時鐘周期的間隔。如果讀命令有兩個時鐘間隔，數(shù)據(jù)中也有兩個時鐘間隔。

表2 有一個時鐘間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)讀操作

無間隔的連續(xù)突發(fā)寫操作如表3所示，突發(fā)長度為4，數(shù)據(jù)連續(xù)輸入到內(nèi)存中，CWL的時間間隔一般是1~2個時鐘周期。

表3 無間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)寫操作

有一個時鐘間隔的突發(fā)寫操作如表4所示，同讀操作一樣，每四個數(shù)據(jù)中間有一個時鐘間隔，如果是寫命令有兩個時鐘間隔，則數(shù)據(jù)中間也有兩個時鐘間隔。

表4 有一個時鐘間隔的突發(fā)數(shù)據(jù)寫操作

T型走線拓撲結(jié)構(gòu)如圖所示，一個內(nèi)存控制器上掛載4個內(nèi)存芯片。

圖2 T型走線拓撲

T型結(jié)構(gòu)的走線，每條線的臂長相等，保證信號同時到達終端芯片。

Fly-By型走線拓撲，一個內(nèi)存控制器上掛載4個內(nèi)存芯片，如圖所示。

圖3 Fly-By型走線拓撲

Fly-By結(jié)構(gòu)，走線簡單，按照就近原則連線，數(shù)據(jù)線的走線與其他三類不同，每個DDR芯片的數(shù)據(jù)端直接連接到控制器上。Fly-By結(jié)構(gòu)的走線有它的適用條件，DDR控制器和內(nèi)存芯片必須支持讀寫平衡，如果芯片不支持讀寫平衡，就不能用Fly-By結(jié)構(gòu)的走線。

由于信號頻率非常高，電磁波在PCB板中的傳播速度就不能忽略其影響。

以美光的DDR4 SDRAM MT40A系列為例：

0.625ns @ CL=22(DDR4-3200)-062E

數(shù)據(jù)速率3200Mbit/s DQS信號頻率fDQS=1600MHz,TDQS=625ps

Tr=360ps或電平上升斜率：18V/ns

電平門限：直流>=0.84V <=0.36V

上升時間：26.67ps

高電平持續(xù)時間：285.83ps

交流>=0.96V <=0.24V

上升時間：40.00ps  

高電平持續(xù)時間：272.5ps V=600ps/inch

允許的最大相位偏差時間：259.16ps/232.5ps

允許的最大PCB板的線長偏差：0.432inch/0.3875inch

這個計算存在幾個問題，抖動、等未考慮在內(nèi)，實際中的線長偏差要比這里計算出來的值小。

允許線長偏差有幾種，要區(qū)別對待，如時鐘線和控制線、地址線的偏差；時鐘線和數(shù)據(jù)線之間的偏差；數(shù)據(jù)選通信號線與數(shù)據(jù)線的容許偏差等，具體的設(shè)計要參考芯片手冊的推薦值。