图解SDRAM工作流程：仓库物语(高手进阶,终极内存技术指南——完整进阶版)

第一篇：图解SDRAM工作流程：仓库物语(高手进阶,终极内存技术指南——完整进阶版)

货物基地（主板）连接着物资（数据）的供求方。基地的货物调度厂房（北桥芯片）掌管着若干个用于临时供货/生产与存储的仓库基地（P-Bank），它们通常隶属于某一仓储集团（DIMM），这种基地与调度厂房之间必须由64条传送带联系着（P-Bank位宽），每条传送带一次只能运送一个标准的货物（1bit数据），而且一次至少要传送64个标准货物，这是它们之间的约定，仓库基地必须满足。

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上图（点击放大）就是这样的一个仓库基地（P-Bank），它由4个大仓库（内存芯片）组成，它们的规模都相当大，每个大仓库为基地提供16条传送带（芯片位宽为16bit），总共加起来刚好就是64条。每个大仓库里都有四个规模和结构相同的子仓库（L-Bank），它们都被统一编了号。而子仓库中有很多层（行），每层里又有很多的储藏间（列），每个储藏间可以放置16个标准货物，虽然子仓库的规模很大，但每一层和每一个房间也都编好了号，而且每一层都有一个搬运工在值班。

为了与外界联系方便，仓储集团与调度室设置了专线电话，和一个国家一样，每个仓库基地有一个区号（片选），另外还有四个子仓库号码（L-Bank地址），是所有大仓库共享的，一个号码对应所有大仓库中编号相同的子仓库。而专线电话的数量也是四个，这样可保证与某个子仓库通话时不会妨碍给其他子仓库打电话。在子仓库的每层则设立分机给搬运工使用。子仓库的楼下就是传送带，找到货物把它扔到上面。但每个大仓库只有一个传送带，也就是说同一时间内只能有一个子仓库在工作。每个子仓库都有一个自己的生产车间（读出放大器）负责指定货物的生产，并且每个大仓库都有一个外运站（数据输出寄存器）和寄存托运处（数据输入寄存器与写入驱动器）与传送带相连，前者负责货物的输出中转，后者负责所接受货物并寄存然后帮助搬运工运送到指定储藏间。那么它是如何与调度厂房协同工作的呢？

1、需求方有货物请求了，这个请求发送到调度厂房，调度人员开根据货主的要求给指定的子仓库打电话，电话号码是：区号+子仓库号码+楼层分机（片选+L-Bank寻址+行有效/选通）。那一层的搬运工接到电话后就开始准备工作。

2、当搬运工点亮所有储藏间的门牌（tRCD）之后，调度人员会告诉搬运工，货物放在哪个储藏间里（列寻址），如果货物很多，并且是连续存放的，调度员会通知搬运工：“一会儿要搬的时候，从起始房间开始连续将后面的n个房间的货物都搬出来，我就不再重复了”（突发传输）。但是，他告诉搬运工要等一下，要求所有大仓库的人员统一行动，先别出货。

3、根据事先的规定，搬运工在经过指定的时间后开始将货物扔到传送带上，传送带开始运转并将货物送到生产车间，由它来复制出全新的货物，然后再送到传送带上通过外运站向调度厂房运去。人们通常把从搬运工找到具体储藏间开始，到货物真正出现在送往调度厂房的传送带上的这段时间称之为“输出潜伏期”（CL），而从值班人把货物扔到传送带到货物开始传向调度厂房的这段时间，被称为“货物输出延迟”（tAC），它体现了值班人员的反应时间和生产车间的效率，也影响着仓库基地所在集团（DIMM）的名声。

4、在这个搬运工工作的同时，由于电话对于编号相同的子仓库是并联的，所以其他子仓库相同楼层的搬运工也收到相同的命令，从相同编号的房间搬出货物，运向各自的生产车间。此时，同一批货物同时出现在各自的16条传送带上，并整齐地向调度厂房运去。

5、当货物传送完后，原始货物还要送回储藏间保管，这是必须的，但如果没有要求，货物可以一直保留在生产车间，如果再有需要就再生产，而不用再麻烦搬运工了（读出放大器相当于一个Cache）。调度人员接着会进行下一批货物的调度，当他发现下一批货物在上次操作的子仓库中，但不在刚才通话的那一层，只能再重新拨电话。这时，他通知各子仓库货物翻新运回，清理生产车间，之后挂断电话（预充电命令），这一切必须要在指定时间里（tRP）完成，然后才能给新的楼层打电话。搬运员接到通知后，就将这一 层中所有房间的货物都拿到生产车间进行翻新（没有货物的就不用翻新），然后再搬回储藏间。干完这一切之后，搬运工挂了电话（关闭行）就可以休息了，他们称这种工作为“货物清理返运”（预充电）。这个工作的速度也要快，否则同样会影响集团名声。当然，这个工作可以让搬运工自动完成（自动预充电），只需调度员在当初下搬运指令时提醒一他：“货物运送完了，就进行货物清理返运吧，我不管了”（用A10地址线）。

6、当有货物要运来存储时，调度员在向子仓库发送货物的同时就给指定的楼层打电话，让他们准备好房间，此时货物已经到了寄存托运处，没有任何的运送延迟（写入延迟=0），搬运工在托运间的帮助下，向指定的储藏间运送货物，这可需要一定的时间了，他们称之为货物堆放时间（tWR），必须给足搬运工们这一时间，而不能在这期间里让他们干其他的工作，否则他们会令货物丢失并罢工……

（注：本插栏是对DRAM操作的形象性描述，谨供辅助性理解本专题，严谨的操作说明见上文。另外，在此请各位读者注意，将内存比喻为仓库只是为了形象化描述，而不要把内存等同理解为存储，它们是有本质的不同的，在本文的比喻中，它只是一个临时性仓库，这一点请大家分清，不要因此产生新的错误概念。）