?1.DDR
DDR是Double Data Rate的縮寫,即“雙比特翻轉”。DDR是一種技術,中國大陸工程師習慣用DDR稱呼用了DDR技術的SDRAM,而在中國臺灣以及歐美,工程師習慣用DRAM來稱呼。DDR的核心要義是在一個時鐘周期內,上升沿和下降沿都做一次數(shù)據(jù)采樣,這樣400MHz的主頻可以實現(xiàn)800Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。我們看下各個版本的速度對比
從上可以得知,每個版本對應的工作頻率有多種,當然硬件跟軟件不一樣不必知道這么清楚,只需要知道幾個常規(guī)頻率就好。
很多知識點的梳理,大家網上能找到大篇幅的參考,本文就說幾個常用的和面試中面試官最喜歡問的幾個點來講。
VTT為DDR的地址線,控制線等信號提供上拉電源,上拉電阻是50Ω左右。VTT=1/2VDDQ,并且VTT要跟隨VDDQ,因此需要專用的電源同時提供VDDQ和VTT,在Fly-by的拓撲中,VTT提供電流,增強DDR信號線的驅動能力。 DDR3的時鐘是800MHz,Data Rate是1600Mbps,由于這個Buffer的存在,DDR內部的時鐘只需要200MHz就可以了(注意DDR內部不是雙比特翻轉采樣)。
DDR內部的最小存儲單元(1bit)是一個晶體管+一個電容,電容會放電,需要不斷的“刷新”(充電)才能保持正常的工作狀態(tài),由于電容充放電需要時間,DDR內部的頻率受限于此,目前技術一般在100~200MHz。因此需要用Prefetch技術來提內部數(shù)據(jù)高吞吐率(其實就是串并轉換原理)。Prefetch位寬的提高,是DDR2,3,4非常顯著的變化。1.DDR的容量計算:DDR3 1Gb的尋址配置,以其中128Mbx8為例說明,其中x8表示IO數(shù)據(jù)(DQ)位寬度。
2.ODT
是內建核心的終結電阻,它的功能是讓一些信號在終結電阻處消耗完,防止這些信號在電路上形成反射。換句話說就是在片內設置合適的上下拉電阻,以獲得更好的信號完整性。被ODT校準的信號包括:DQ, DQS, DQS# and DMfor x4 configurationDQ, DQS, DQS#, DM, TDQS and TDQS# for X8 configurationDQU, DQL, DQSU, DQSU#, DQSL, DQSL#, DMUand DML for X16 當一個CPU掛了很多個DDR芯片的時候,他們是共用控制線,地址線的,走線肯定要分叉,如果沒有中端匹配電阻,肯定會產生信號完整性問題。那么如果只有一個DDR芯片的時候,需不需要呢?正常情況下,走線很短,有符合規(guī)則,是不需要的。下圖是DDR中的IO上下拉電阻,RON是DDR的輸出結構的上下拉電阻,RTT是DDR輸入結構的上下拉電阻。這兩個電阻的阻值都是可調的
DDR3的PIN定義上有一個引腳是ODT,如果ODT=0,DRAMTermination State功能關閉;ODT=1,DRAMTermination State的功能參考寄存器設置。因為DRAM Termination State非常耗電,所以不用的時候最好不要打開
3.ZQ信號
在DDR3時代開始引入,要求在ZQ引腳放置一個240Ω±1%的高精度電阻到地,注意必須是高精度。而且這個電阻是必須的,不能省略的。進行ODT時,是以這個引腳上的阻值為參考來進行校準的。校準需要調整內部電阻,以獲得更好的信號完整性,但是內部電阻隨著溫度會有些細微的變化,為了將這個變化糾正回來,就需要一個外部的精確電阻作為參考。
4.OCD
是在 DDR-II 開始加入的新功能,而且這個功能是可選的,有的資料上面又叫離線驅動調整。OCD的主要作用在于調整 I/O 接口端的電壓,來補償上拉與下拉電阻值, 從而調整DQS 與DQ 之間的同步確保信號的完整與可靠性。 調校期間,分別測試 DQS 高電平和 DQ高電平,以及 DQS 低電平和 DQ 高電平的同步情況。
如果不滿足要求,則通過設定突發(fā)長度的地址線來傳送上拉 / 下拉電阻等級(加一檔或減一檔),直到測試合格才退出 OCD 操作,通過 OCD 操作來減少 DQ 、 DQS的傾斜從而提高信號的完整性及控制電壓來提高信號品質。由于在一般情況下對應用環(huán)境穩(wěn)定程度要求并不太高,只要存在差分 DQS時就基本可以保證同步的準確性, 而且 OCD 的調整對其他操作也有一定影響, 因此 OCD 功能在普通臺式機上并沒有什么作用,其優(yōu)點主要體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)完整性非常敏感的服務器等高端產品領域。
5.DDR走線
DDR的信號線需要分組:-數(shù)據(jù)線一組(DQ,DQS,DQM),誤差控制在20mil以內;-控制線一組(Address,控制線,時鐘),以時鐘為中心,誤差控制在100mil以內。
小結:
1.DDR本人目前使用得中覺得三星得確實穩(wěn)定好用,其他基本都是東芝,海力士等等老外得品牌,國產用的相對較少。
2.DDR還有一個致命問題,每一批做出來的板子需要重新適配DDR,否則容易工作不穩(wěn)定,這也是多數(shù)人遇到的問題,目前來說沒啥解決的好方案,面試的老司機套方案也是套不出來的,這跟PCB的制程,制造工藝有關,暫無好的解決辦法,歡迎大家留言說說有啥辦法解決每一批板子的差異。
3.DDR走線目前常規(guī)的兩種是T型或者菊花鏈的拓步走線方式,這里還是奉勸大家,嚴格按照廠家推薦走線拓撲,最好能直接對抄,這一塊問題比較多,走線麻煩復雜,重新打板周期也長,成本也不小,不要輕易嘗試,除非你想多麻煩一下軟件兄弟,調半天都不穩(wěn)定。