在讲完 SDRAM 的基本工作原理和主要操作之后,我们现在要重要分析一下 SDRAM 的时序与性能 之间的关系,它不在局限于芯片本身,而是从整体的内存系统去分析。这也是广大 DIYer 所关心的话 题。 比如 CL 值对性能的影响有多大几乎是每个内存论坛都会有讨论,今天我们就详细探讨一下,其 中的很多内容同样适用于 DDR 与 RDRAM。 这里需要强调一点,对于内存系统整体而言,一次内存访问就是对一个页的访问,这个页的定义 已经在解释 FullPage 含义时讲明了。由于在 P-Bank 中,每个芯片的寻址都是一样的,所以可以将页 访问“浓缩”等效为对每芯片中指定行的访问,这样可能比较好理解。但为了与官方标准统一,在下 文中会经常用页来描述相关的内容,请读者注意理解。
1.影响性能的主要时序参数
所谓的影响性能是并不是指 SDRAM 的带宽,频率与位宽固定后,带宽也就不可更改了。但这是 理想的情况,在内存的工作周期内,不可能总处于数据传输的状态,因为要有命令、寻址等必要的过 程。但这些操作占用的时间越短,内存工作的效率越高,性能也就越好。
非数据传输时间的主要组成部分就是各种延迟与潜伏期。通过上文的讲述,大家应该很明显看 出有三个参数对内存的性能影响至关重要,它们是 tRCD、CL 和 tRP。每条正规的内存模组都会在标识 上注明这三个参数值,可见它们对性能的敏感性。
以内存最主要的操作— — 读取为例。tRCD 决定了行寻址(有效)至列寻址(读/写命令)之间 的间隔,CL 决定了列寻址到数据进行真正被读取所花费的时间,tRP 则决定了相同 L-Bank 中不同工作行转换的速度。
现在可以想象一下读取时可能遇到的几种情况(分析写入操作时不用考虑 CL 即可):
1、 要寻址的行与 L-Bank 是空闲的。也就是说该 L-Bank 的所有行是关闭的,此时可直接发送 行有效命令,数据读取前的总耗时为 tRCD+CL,这种情况我们称之为页命中(PH,Page Hit)
2、 要寻址的行正好是前一个操作的工作行,也就是说要寻址的行已经处于选通有效状态,此 时可直接发送列寻址命令,数据读取前的总耗时仅为 CL,这就是所谓的背靠背(Back to Back)寻址,我们称之为页快速命中(PFH,Page Fast Hit)或页直接命中(PDH,Page DirectHit)。
3、 要寻址的行所在的 L-Bank 中已经有一个行处于活动状态(未关闭),这种现象就被称作寻 址冲突,此时就必须要进行预充电来关闭工作行,再对新行发送行有效命令。结果,总耗 时就是 tRP+tRCD+CL,这种情况我们称之为页错失(PM,Page Miss)。 显然,PFH 是最理想的寻址情况,PM 则是最糟糕的寻址情况。上述三种情况发生的机率各自简称为 PHR— PH Rate、PFHR— PFH Rate、PMR— PM Rate。因此,系统设计人员(包括内 存与北桥芯片)都尽量想提高 PHR 与 PFHR,同时减少 PMR,以达到提高内存工作效率的目的。
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