SDRAM（1）：基本介绍和操作时序

时间：2020-01-25 12:55:42 阅读：168 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

一、存储器类型

　　1、RAM，随机存取存储器（Random Access Memory），也叫主存，是与 CPU 直接交换数据的内部存储器。可按地址进行读写，掉电后数据会丢失。

（1）DRAM：动态RAM，使用电容的电量来表示逻辑 0 和 1，电容充放电的特性导致其需要不断的刷新来保证数据不丢失。存储容量较大，多用于数据存储。常见的有 SDRAM 和 DDR。
（2）SRAM：静态RAM，使用触发器的两个稳定状态来表示逻辑 0 和 1，不需要刷新操作。存储容量一般较小，但读写速度快。

　　2、ROM，只读存储器（Read Only Memory），数据只能读出而不能写入，掉电后数据不丢失。数据写入需要特定条件，数据存取慢。

（1）PROM：可编程ROM，出厂后可修改内部数据，但只能修改一次。多用于存储不修改的数据，如设备ID，制造厂商编码。
（2）EEPROM：电子可擦除的ROM，内部数据可以反复进行修改。多用于掉电后扔需存储的数据。

　　3、Flash，快闪存储器（Flash Memory），可读可写，掉电后数据不丢失，数据存取快。

（1）NOR FLASH：容量小，读写速度快，程序可以在里面直接运行。
（2）NAND FLASH：容量大，读写速度慢，数据以块的形式读写，一般为 512 Byte，不能对单独的字节进行操作。

二、SDRAM简介

　　SDRAM 全程是 Synchronous Dynamic Random Access Memory，即同步动态随机存储器，同步指内存工作需要同步时钟，动态指需要不停地刷新来保证数据不丢失，随机指数据读写可以制定地址进行操作。SDRAM 存储数据是利用了电容能够保持电荷以及其充放电的特性。SDRAM具有空间存储量大、读写速度快、价格相对便宜等优点。然而由于 SDRAM 内部利用电容来存储数据，为保证数据不丢失，需要持续对各存储电容进行刷新操作；同时在读写过程中需要考虑行列管理、各种操作延时等，由此导致了其控制逻辑复杂的特点。

1、SDRAM内存计算

　　SDRAM 的内部是一个存储阵列，就像一张表格，我们在向这个表格中写入数据的时候，需要先指定一个行（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 SDRAM 寻址的基本原理。图中的“单元格”就是 SDRAM 存储芯片中的存储单元，而这个“表格”（存储阵列）我们称之为 L-Bank。

　　通常 SDRAM 的存储空间被划分为 4 个 L-Bank，在寻址时需要先指定其中一个 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（寻址就是指定存储单元地址的过程）。对 SDRAM 的读写是针对存储单元进行的，对 SDRAM 来说一个存储单元的容量等于数据总线的位宽，单位是 bit。那么 SDRAM 芯片的总存储容量我们就可以通过下面的公式计算出来：SDRAM总存储容量 = 行数 × 列数 × L-Bank的数量 × 存储单元的容量

技术图片

　　本次设计采用的 SDRAM 芯片为 Winbond W9812G6KH - 6，查询数据手册发现其容量为：2M × 4 banks × 16 bits = 128 Mbit，其中 2M 为“行数×列数”，4为 L-Bank 数量，16 为单个存储单元的容量，即数据位宽。因此每个 Bank 能存储 32 Mbit（33554432 bit）的数据，这些数据组成 4096行 x 512列，每个存储单元存储 16bit 的数据。

2、SDRAM存取原理

　　SDRAM存储数据是利用了电容的充放电特性以及能够保持电荷的能力。一个 1bit 的存储单元的结构如下图所示，它主要由行列选通三极管，存储电容，刷新放大器组成。行地址与列地址选通使得存储电容与数据线导通，从而可进行放电（读取）与充电（写入）操作。

　　SDRAM 存储数据是利用了电容能够保持电荷以及其充放电的特性。对于这 1 bit 的的数据，首先需要打开行地址线，然后打开列地址线，选中存储单元。接着打开行选通三极管，再打开列选通三极管，对存储电容进行放电，电容的电平状态就能呈现在位线上，即实现了数据读取。当位线的的电平值送到存储电容上，对存储电容进行充电，就实现了数据写入。刷新放大器的作用是将电容放大，便于传输。

三、SDRAM器件引脚

　　SDRAM 功能框图如下所示：