DDR3 基本指令描述及参考资料

DDR（Double Data Rate SDRAM），即双倍速率同步动态随机存储器，含义是数据会被时钟的上升沿和下降沿采样，相对于时钟上升沿采样，这种方法相当于把采样时钟频率提升了一倍。DDR3 SDRAM在降低系统功耗的同时很大程度上提高了系统性能，其理由“fly-by”和动态片上匹配技术对于信号完整性的改善效果明显。

1、逻辑Bank
组成DDR3的存储单元称为逻辑bank，在逻辑bank中，先指定一个行，再指定一个列，可以准确地定位到所需的存储位置，这是DDR3寻址的基本原理，目前，DDR3基本上是8bank设计。

2、物理Bank
这是一个与存储子系统相关的术语，并不针对存储芯片，在PC上的北桥芯片用于控制存储器与CPU之间的数据交换，为了高效传输数据，北桥芯片是存储器总线的数据位宽等同于CPU数据总线的位宽，这个位宽被称为物理Bank（又称为Rank），当前这个位宽基本为64bit，每个内存颗粒的位宽为8bit，为了满足Rank所需的64位宽，需要8颗内存颗粒并行组成。

3、行激活命令
在对DDR3的某一个bank内数据进行读/写访问前，首先必须将该bank中数据所在的行激活，一旦激活，则该行将保持激活状态直到发送预充电命令到DDR3。发送行激活命令式，bank地址与相应的行地址同时发出；行激活命令发送后，随后发送列地址寻址命令与具体的读/写操作命令，由于这两个命令也是同时发出的，所以一般都会以读/写命令来表示列寻址。从行有效到读/写命令发出之间的时间间隔被定义为tRCD，tRCD是DDR的一个重要时序参数，广义的tRCD以时钟周期为单位，如tRCD=3，就代表延迟周期为3个时钟周期。

4、读/写命令
DDR3执行bank的行激活命令后，可以发送读/写命令对该行进行读/写操作，在发送读/写命令时，引脚A10决定是否允许自动预充电操作，如果允许进行预充电，那么读/写命令结束时会自动对该行进行预充电，否则该行将一直保持激活状态控制逻辑可继续对该行进行读/写操作

5、数据掩码
DDR3采用数据掩码（DQM）技术，用于屏蔽不需要的数据。通过采用DQM，DDR3控制器能够以字节为操作单元指示I/O端口数据的有效性，当然在读取DDR3时，被掩码掩掉的数据仍然会从存储器中读出，只是在“掩码逻辑单元”处被屏蔽

6、预充电命令
数据读取完成之后，为了释放DDR3内读出放大器的空间，以供同位置bank内的其他行寻址及传输数据，DDR3芯片将执行预充电命令来关闭当前的工作行。预充电对航中所有的存储单元进行数据重新加载，并对行地址进行复位，其中A10决定是对某一个bank或所有bank进行预充电。预充电命令之后，要经过一段时间才允许发送行激活命令操作新的工作行，这个时间间隔称为tRP

7、刷新操作
DDR3需要不断进行刷新操作才能在存储单元中维持数据的有效存储。虽然预充电能够针对一个或所有bank中的工作进行刷新，但是预充电命令与操作相关，不能保证所有存储空间的遍历，同时其操作时间也不固定。而刷新操作则有固定的操作周期，一次对所有行进行操作，以维护存储单元中的所有数据。但是，与预充电不同，刷新操作的行是指所有bank中地址相同的行，而预充电中各bank中的工作行地址并不一定是相同的。

刷新操作分为两种：自动刷新与自刷新。对于自动刷新，在刷新过程中，所有bank都停止工作，而每次刷新结束后，DDR3才可以进入正常的工作状态，即在刷新期间，所有工作指令只能等待而无法执行。自刷新则主要用于休眠模式低功耗状态下的数据维护，此时不再以高系统时钟工作，而是根据内部的时钟进行刷新操作。

8、突发长度/类型
突发是指在同一行中相邻的存储单元连续进行数据访问，连续访问的时钟周期数就是突发长度，突发长度由模式寄存器MR0确定，可设置为固定模式：BC4或BL8模式，即在读/写操作室通过A12选择突发长度4或8。进行突发传输时，只要指定起始列地址与突发长度，DDR3就会依次地自动对后续相应数量的存储单元进行读/写访问，而不再需要DDR3控制器连续的提供列地址。在这种模式下，除了第一次数据的访问需要若干个周期外，后续的每次数据只需一个周期即可获得

9、模式寄存器
模式寄存器用于设置DDR3 SDRAM的工作模式，目前支持4个模式寄存器，分别为MR0、MR1、MR2、MR3，其中MR0用于设置DDR3的基本工作模式，包括突发长度、突发类型、CAS延迟和DLL复位等。MR1用来存储DLL使能、输出驱动长度、Rtt_Nom、额外长度和写电平使能等。MR2用来存储控制更新的特性、Rtt_WR阻抗和CAS写长度。MR3用来控制MPR。

Xilinx公司提供的MIG工具适用于高速存储器接口的解决方案，MIG工具中的DDR3 SDRAM控制器设计运行用户在V6等器件中通过用户接口快速建立FPGA内部控制逻辑与外部存储器的访问连接，DDR3 SDRAM存储器接口包括用户接口模块、存储控制器、物理层模块、以及本地接口和物理层接口等。
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ODT(On-Die Termination)技术。

　　ODT(On-Die Termination)，是从DDR2 SDRAM时代开始新增的功能。其允许用户通过读写DDR2/3内部的MR1寄存器，来控制DDR3 SDRAM中各个信号内部终端电阻的连接或者断开。在DDR3 SDRAM中，ODT功能主要应用于：

　　1、DQ, DQS, DQS# and DM for X4 configuration

　　2、DQ, DQS, DQS#, DM, TDQS and TDQS# for X8 configuration

　　3、DQU, DQL, DQSU, DQSU#, DQSL, DQSL#, DMU and DML for X16 configuration

　　ODT(On-Die Termination)技术的目的是通过使DDR SDRAM控制器能够独立的打开或者关断DDR内部的终端电阻来提高存储器通道的信号完整性，在DLL关闭模式，ODT功能被禁用。

　　一个DDR通道，通常会挂接多个Rank，这些Rank的数据线、地址线等等都是共用；数据信号也就依次传递到每个Rank，到达线路末端的时候，波形会有反射，从而影响到原始信号；因此需要加上终端电阻，吸收余波。之前的DDR，终端电阻做在板子上，但是因为种种原因，效果不是太好，到了DDR2，把终端电阻做到了DDR颗粒内部，也就称为On Die Termination，Die上的终端电阻，Die是硅片的意思，这里也就是DDR颗粒。

ODT技术有以下三个优点：

　　1、去掉了主板上的终结电阻器等电器元件，这样会大大降低主板的制造成本，并且也使主板的设计更加简洁。

　　2、由于ODT技术可以迅速的开启和关闭空闲的内存芯片，在很大程度上减少了内存闲置时的功率消耗。

　　3、芯片内部终结电阻也要比主板的终端电阻具有更好的信号完整性。这也使得进一步提高DDR2内存的工作频率成为可能。

参考资料

　　1、ODT技术：https://blog.csdn.net/weixin_38233274/article/details/81016870

　　2、DDR3原理：http://www.360doc.com/content/17/0628/10/43885509_667136417.shtml

　　3、DDR3原理：https://wenku.baidu.com/view/95574828d1f34693dbef3e39.html

　　4、DDR3原理：https://wenku.baidu.com/view/0b1b0c795fbfc77da369b1b1.html

　　5、DDR芯片原理：http://blog.chinaunix.net/uid-20671208-id-4470548.html

　　6、DDR传输速率：https://wenku.baidu.com/view/342ed68f360cba1aa811dabf.html

　　7、DDR三个频率关系：https://www.cnblogs.com/shengansong/archive/2012/09/01/2666213.html

　　8、DDR3三个频率关系：https://electronics.stackexchange.com/questions/134555/why-all-ddrs-ddr-ddr2-ddr3-internal-clock-sets-to-20

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