DDR——無非大的數組

對于DDR的理解，最初簡單的以為無非一個大的數組，我會接口使用就OK了。不管各種概念天花亂墜，其總歸最終還是要歸還到DDR顆粒芯片上來吧。我們常說DDR容量大小，某款DDR顆粒手冊上寫的規格容量如下圖所示：

看完之后一開始我只看懂了這個DDR顆粒手冊上寫的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兒功夫好好了解下DDR的基礎知識。后面我們再來Review這張表。

這款芯片的512Mb x 16的引腳有這么幾個：

BG：1bit(GB0)

BA：2bit(BA0~BA1)

ROW:16 bit(A0~A15)

Column:10 bit(A0~A9)

DQ: 16 bit(DQ0~DQ1)

看完之后簡單總結一句話:對于DDR顆粒，Bank是讀寫地址動作的最小單元。像上面的512Mb x 16模式下，顆粒內部有兩個Bank Group，每個Bank Group內部有四個Bank，而每個Bank內部的“存儲矩陣(二維數組)”對應的行地址16 bit，列地址10 bit,每個存儲單元存儲16 bit數據。先不管對錯，這么算起來的話：

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

容量是對上了，然而這看起來和上面的表格里的有些東西卻并對不上。

在上面的表格中，關于Configuration一行，512Mbx16意味著該DDR顆粒尋址能力為512Mb，每個地址對應16 bit。由于對于DDR4列地址的低三bit并不參與譯碼，故尋址范圍大小的計算方式為：

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

如果你在Quartus進行配置的話，也會發現給使用者的接口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相當于在DRAM Core與外面的IO建立了8多條通道，而Burst Fetch Length則是對于DDR顆粒可以在指定行，列地址后可連續讀取在該行指定列地址之后的多個列地址對應的內容。DDR4 prefetch和burst fetch length一般均為8，以上面的512Mbx16則意味著當發起一個讀指令時，將會返回8x16=128 bit=16 Byte字節數據。

Page Size所定義的為一行ROW所對應的數據量大小，如前所屬，參與尋址的列地址位寬為7，每個cell對應16 bits，對應burst fetch length為8，故Page Size的計算方式為：

2**7168=2*14 bits=16 Kb=2 KB

顆粒堆疊

像上面的單個顆粒容量大小為8Gb。在FPGA使用里，DDR常見的配置有x64/x32這樣的模式。如果在板卡上使用DDR顆粒，以x64的形式來組織板卡DDR架構，那就是這樣的結構：

x64模式下，用到4片DDR，4片DDR的地址總線共用，數據總線則分成四份連接到四路DDR上。故此當你在IP上發起64字節讀寫請求時每個DDR分別承擔了16 Byte字節的讀寫，恰好為一次Burst Length。

而當你如果要是能ECC時，則需要5片DDR：

此時第五個DDR 8bit專門用于存儲ECC校驗結果。在ECC模式下，x72bit模式下，若非64字節讀取/寫入，則需將數據先讀取出來再更新寫入，效率有一定的降低～