作為一個(gè)FPGA開發(fā)者，之前對(duì)于DDR的使用，一直僅限于對(duì)廠商接口的使用，像無(wú)論是Xilinx還是Intel，在使用DDR時(shí)甚至IP配置參數(shù)都不需要了解，直接從老的工程里把IP拷貝過(guò)來(lái)就可以，而在使用DDR時(shí)只需要會(huì)使用AXI4/AvalonMm標(biāo)準(zhǔn)總線接口就行了?；炝诉@么多年，本著夠用即可，再往下稍微了解些。

個(gè)人總結(jié)，淺入淺出。讓我設(shè)計(jì)一個(gè)控制器那可是難為我了。

DDR——無(wú)非大的數(shù)組

對(duì)于DDR的理解，最初簡(jiǎn)單的以為無(wú)非一個(gè)大的數(shù)組，我會(huì)接口使用就OK了。不管各種概念天花亂墜，其總歸最終還是要?dú)w還到DDR顆粒芯片上來(lái)吧。我們常說(shuō)DDR容量大小，某款DDR顆粒手冊(cè)上寫的規(guī)格容量如下圖所示：

看完之后一開始我只看懂了這個(gè)DDR顆粒手冊(cè)上寫的DDR容量是8Gb，剩下的我就能看懂的不多了～這也是為什么決定花點(diǎn)兒功夫好好了解下DDR的基礎(chǔ)知識(shí)。后面我們?cè)賮?lái)Review這張表。

這款芯片的512Mb x 16的引腳有這么幾個(gè)：

BG：1bit(GB0)

BA：2bit(BA0~BA1)

ROW:16 bit(A0~A15)

Column:10 bit(A0~A9)

DQ: 16 bit(DQ0~DQ1)

看完之后簡(jiǎn)單總結(jié)一句話:對(duì)于DDR顆粒，Bank是讀寫地址動(dòng)作的最小單元。像上面的512Mb x 16模式下，顆粒內(nèi)部有兩個(gè)Bank Group，每個(gè)Bank Group內(nèi)部有四個(gè)Bank，而每個(gè)Bank內(nèi)部的“存儲(chǔ)矩陣(二維數(shù)組)”對(duì)應(yīng)的行地址16 bit，列地址10 bit,每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)16 bit數(shù)據(jù)。先不管對(duì)錯(cuò)，這么算起來(lái)的話：

2**(1+2+10+16)*16=2**(33)=8Gb

容量是對(duì)上了，然而這看起來(lái)和上面的表格里的有些東西卻并對(duì)不上。

在上面的表格中，關(guān)于Configuration一行，512Mbx16意味著該DDR顆粒尋址能力為512Mb，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)16 bit。由于對(duì)于DDR4列地址的低三bit并不參與譯碼，故尋址范圍大小的計(jì)算方式為：

2**(1(BG)+2(BA)+16(COL)+(10-3)COL)=2**26=512 Mb

如果你在Quartus進(jìn)行配置的話，也會(huì)發(fā)現(xiàn)給使用者的接口AvalonMm總線地址位寬也恰好為26 bit。

Page Size

按照上面文章里面的解釋，prefetch相當(dāng)于在DRAM Core與外面的IO建立了8多條通道，而Burst Fetch Length則是對(duì)于DDR顆?？梢栽谥付ㄐ校械刂泛罂蛇B續(xù)讀取在該行指定列地址之后的多個(gè)列地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。DDR4 prefetch和burst fetch length一般均為8，以上面的512Mbx16則意味著當(dāng)發(fā)起一個(gè)讀指令時(shí)，將會(huì)返回8x16=128 bit=16 Byte字節(jié)數(shù)據(jù)。

Page Size所定義的為一行ROW所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量大小，如前所屬，參與尋址的列地址位寬為7，每個(gè)cell對(duì)應(yīng)16 bits，對(duì)應(yīng)burst fetch length為8，故Page Size的計(jì)算方式為：

2**7*16*8=2*14 bits=16 Kb=2 KB

x64模式下，用到4片DDR，4片DDR的地址總線共用，數(shù)據(jù)總線則分成四份連接到四路DDR上。故此當(dāng)你在IP上發(fā)起64字節(jié)讀寫請(qǐng)求時(shí)每個(gè)DDR分別承擔(dān)了16 Byte字節(jié)的讀寫，恰好為一次Burst Length。

而當(dāng)你如果要是能ECC時(shí)，則需要5片DDR：

此時(shí)第五個(gè)DDR 8bit專門用于存儲(chǔ)ECC校驗(yàn)結(jié)果。在ECC模式下，x72bit模式下，若非64字節(jié)讀取/寫入，則需將數(shù)據(jù)先讀取出來(lái)再更新寫入，效率有一定的降低～

審核編輯：劉清