記憶體控制器

記憶體控制器6-1第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日大綱記憶體分類概論功能描述記憶體系統(tǒng)範(fàn)例記憶體存取記憶體組態(tài)暫存器6-2第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日記憶體分類隨機(jī)存取記憶體靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體雙速率隨機(jī)存取記憶體唯讀記憶體可抹除可程式唯讀記憶體電子式可抹除可程式唯讀記憶體快閃記憶體6-3第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日隨機(jī)存取記憶體簡(jiǎn)稱為記憶體系統(tǒng)在運(yùn)算過程中暫時(shí)儲(chǔ)存資料的空間系統(tǒng)有電源時(shí)，資料存在於系統(tǒng)中，系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)記憶體中的資料則全部消失要保留記憶體的內(nèi)容，在關(guān)機(jī)前將資料儲(chǔ)存到永久性儲(chǔ)存媒體中可分成兩大類：靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體6-4第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體每個(gè)位元使用四到六個(gè)電晶體所組成，沒有需要充電的元件沒有電容器放電的問題，不需要不斷地充電存取時(shí)間較短，製造成本較高，而且容量也比動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體還小主要用作快取記憶體未來的發(fā)展以通訊市場(chǎng)為重點(diǎn)，主要是在手機(jī)市場(chǎng)6-5第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體由電容組成的陣列且以電荷方式來儲(chǔ)存資料必須適時(shí)的充電以免電荷消失而導(dǎo)致資料遺失需要有外部電路的支援，使得CPU對(duì)記憶體存取的延遲價(jià)格便宜容量大，普遍用於多數(shù)的電腦系統(tǒng)中發(fā)展出好幾種不同類型的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶6-6第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體時(shí)脈速度上比動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體還要快上許多倍利用同步計(jì)時(shí)器對(duì)記憶體的輸出輸入做控制，使得CPU能與記憶體有相同的時(shí)脈同時(shí)開啟兩個(gè)記憶體的分頁(yè)採(cǎi)用3.3V電壓，168個(gè)接腳，可以搭配CPU的各種不同類型的外頻規(guī)格6-7第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日雙速率隨機(jī)存取記憶體加強(qiáng)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體在一個(gè)時(shí)脈週期的波峰與波底都能夠傳輸資料傳輸率至少是同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體的兩倍規(guī)格不同於同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體採(cǎi)用2.5V電壓，184個(gè)接腳，外頻為133MHz6-8第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日唯讀記憶體非揮發(fā)記憶體不需電力的供給，記憶體內(nèi)的資料會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的被儲(chǔ)存起來由大型二極體所組成的陣列構(gòu)成主要是存放開機(jī)時(shí)所需的軟體可分為：可抹除可程式唯讀記憶體電子式可抹除可程式唯讀記憶體快閃記憶體6-9第九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日可抹除可程式唯讀記憶體利用紫外線的照射晶片頂端的一個(gè)小窗口，將記憶體內(nèi)部的資料清除掉再透過燒錄器，把資料燒錄到記憶體中大約能重複寫入100次左右不用於經(jīng)常性變動(dòng)參數(shù)的電腦系統(tǒng)內(nèi)未來會(huì)朝往通訊用途發(fā)展，如用於手機(jī)6-10第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日電子式可抹除可程式唯讀記憶體可以在電路上做清除與寫入不必額外提高電壓就能將資料寫入到記憶體內(nèi)，只需寫入某些控制碼大約可重複寫入高達(dá)10000次左右不適合用來存放韌體儲(chǔ)存介面介面卡的設(shè)定資料未來會(huì)朝往也通訊用途發(fā)展，如用於手機(jī)6-11第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日快閃記憶體最新技術(shù)的唯讀記憶體有電子式可抹除可程式唯讀記憶體可重複寫入的功能，同時(shí)也具備一般唯讀記憶體的大容量重複寫入次數(shù)可達(dá)1000000次之多資料更新是以每個(gè)區(qū)塊為單位加以覆寫價(jià)格較便宜且容量大，逐漸成為主流6-12第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日概論P(yáng)XA250與PXA210應(yīng)用處理器外部記憶體匯流排支援同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體(SDRAM)同步與非同步突發(fā)傳輸(burst)模式分頁(yè)模式(mode)快閃記憶體同步遮罩唯讀記憶體(SMROM)分頁(yè)模式唯讀記憶體靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體(SRAM)類似SRAM可變延遲I/O(VLIO)16位元PC卡擴(kuò)充記憶體快閃記憶體記憶體型態(tài)可利用記憶體介面組態(tài)暫存器來設(shè)定6-13第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日6-14第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日功能描述說明SDRAM介面簡(jiǎn)介靜態(tài)記憶體介面與可變延遲I/O介面16位元PC卡與快閃記憶體介面6-15第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日說明IntelPXA250與PXA210應(yīng)用處理器有三個(gè)不同的記憶體空間SDRAM靜態(tài)記憶體卡記憶體SDRAM有4個(gè)分割，靜態(tài)記憶體有6個(gè)，卡的空間有2個(gè)當(dāng)記憶體存取需跨過相鄰分割的範(fàn)圍時(shí)，這兩個(gè)分割的組態(tài)必須一致(包括匯流排寬度及突發(fā)傳送長(zhǎng)度)6-16第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日SDRAM介面簡(jiǎn)介應(yīng)用處理器的SDRAM介面提供4個(gè)16與32位元寬的SDRAM分割每個(gè)分割可定址64MB的內(nèi)部記憶體，但實(shí)際的大小需視SDRAM的組態(tài)而定4個(gè)分割分成成對(duì)的兩組分割0與分割1分割2與分割3每對(duì)內(nèi)的分割其大小與組態(tài)必須相同6-17第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日SDRAM介面簡(jiǎn)介(cont.)應(yīng)用處理器在一般操作時(shí)會(huì)自動(dòng)充電(CBR)，並支援在睡眠模式時(shí)自我充電(self-refreshing)當(dāng)設(shè)定auto-power-downmode位元時(shí),SDRAM的時(shí)脈與時(shí)脈致能在沒有SDRAM的分割被存取時(shí)會(huì)自動(dòng)的變成不作用(de-assert)應(yīng)用處理器支援x8,x16與x32的SDRAM晶片6-18第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日SDRAM介面簡(jiǎn)介(cont.)當(dāng)致能一個(gè)SDRAM的分割時(shí),一個(gè)模式暫存器設(shè)定命令(MRS)會(huì)寫入MDMRS暫存器來送到SDRAM裝置MRS命令會(huì)設(shè)定SDRAM的內(nèi)部模式暫存器成順序突發(fā)傳輸型態(tài)且設(shè)定突發(fā)傳輸長(zhǎng)度為4CAS延遲由MDCNFG的DTC0或DTC2欄位設(shè)定6-19第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日SDRAM記憶體選擇可支援4個(gè)分割區(qū)，分為2對(duì)每個(gè)分割區(qū)須有相同SDRAM大小組態(tài)時(shí)序種類資料匯排寬度6-20第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日SDRAM記憶體大小選擇範(fàn)例SDRAM組態(tài)（WordxBits）晶片大小晶片數(shù)目／分割區(qū)BankBitsxRowBitsxColumnBits分割區(qū)大?。∕byte／分割區(qū)）16位元Bus32位元Bus16位元Bus32位元Bus1Mx1616Mbit121x11x82Mbyte4Mbyte2Mx816Mbit241x11x94Mbyte8Mbyte2Mx3264MbitN/A12x11x8N/A8Mbyte4Mx1664Mbit121x13x82x12x88Mbyte16Mbyte8Mx864Mbit241x13x92x12x916Mbyte32Mbyte8Mx16128Mbit122x12x916Mbyte32Mbyte16Mx8128Mbit242x12x1032Mbyte64Mbyte16Mx16256Mbit122x13x932Mbyte64Mbyte32Mx8256Mbit242x13x1064Mbyte128Mbyte–超過分割區(qū)大小6-21第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用處理器訊號(hào)4個(gè)分割選擇訊號(hào)(nSDCS[3:0])4個(gè)位元組選擇訊號(hào)(DQM[3:0])15個(gè)多工組／列／行位址訊號(hào)(MA[24:0])1個(gè)啟動(dòng)寫入訊號(hào)(nWE)1個(gè)行位址選通脈衝(nSDCAS)1個(gè)列位址選通脈衝(nSDRAS)1個(gè)啟動(dòng)時(shí)脈訊號(hào)(SDCKE[1])2個(gè)時(shí)脈訊號(hào)(SDCLK[2:1])32個(gè)資料訊號(hào)(MD[31:0])6-22第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)記憶體介面與可變延遲I/O介面支援最多6組(bank)有6個(gè)晶片選擇(nCS[5:0])與26位元的位元組地址(MA[25:0])每組記憶體最多可以有64MB6-23第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)記憶體介面與可變延遲I/O介面(cont.)每個(gè)晶片選擇可個(gè)別程式化來選擇所支援的靜態(tài)記憶體類別之一：nCS[5:0]支援非突發(fā)傳輸ROM或快閃記憶體nCS[5:0]支援突發(fā)傳輸ROM或快閃記憶體(非突發(fā)傳輸寫入)nCS[5:0]支援突發(fā)和非突發(fā)傳輸SRAMnCS[5:0]支援可變延遲I/OnCS[3:0]支援同步靜態(tài)記憶體6-24第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)記憶體介面與可變延遲I/O介面(cont.)可變延遲I/O介面與SRAM的不同允許資料準(zhǔn)備(data-ready)輸入訊號(hào)RDY插入可變個(gè)數(shù)的等待狀態(tài)應(yīng)用處理器重置時(shí)會(huì)先從位址0x00取得指令並執(zhí)行晶片選擇nCS<0>會(huì)作用BOOL_SEL腳位決定開機(jī)記憶體的型態(tài)6-25第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)記憶體介面為了使每個(gè)晶片選擇最多可存取64Mbyte，處理器提供26位元的位元組位址使用32位元系統(tǒng)不可連接MA[1:0]使用16位元系統(tǒng)不可連接MA[0]在32位元系統(tǒng)的讀取，DQM[3:0]和MA[1:0]都為0在16位元系統(tǒng)的讀取，DQM[1:0]和MA[0]都為06-26第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日32位元匯流排寫入存取資料大小MA[1:0]DQM[3:0]8位元0011108位元0111018位元1010118位元11011116位元00110016位元10001132位元0000006-27第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日16位元匯流排寫入存取資料大小MA[0]DQM[1:0]8位元0108位元10116位元0006-28第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日16位元PC卡與快閃記憶體介面提供控制訊號(hào)支援16位元PC卡與快閃記憶體的任意組合最多兩個(gè)插槽使用地址線MA[25:0]與資料線MD[15:0]6-29第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日16位元PC卡與快閃記憶體介面(cont.)16位元PC卡與快閃記憶體控制器提供以下訊號(hào)nPREG作MA[26]和選擇暫存器空間(I/O或?qū)傩?對(duì)記憶體空間的多工處理nPOE與nPWE允許記憶體與屬性讀取和寫入nPIOR、nPIOW與nIOIS16控制I/O讀取和寫入nPWAIT允許延伸的讀取時(shí)間nPCE2與nPCE1為16位元資料匯流排位元組高低選擇。PSKTSEL選擇2個(gè)卡槽之一6-30第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日16位元PC卡與快閃記憶體介面(cont.)16位元PC卡記憶體映象空間分成8個(gè)分割區(qū)每個(gè)插槽有4個(gè)分割區(qū)4個(gè)分割區(qū)為：共用記憶體I/O屬性記憶體保留空間。每一個(gè)分割區(qū)皆以64Mbyte的邊界開始6-31第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日記憶體系統(tǒng)範(fàn)例使用4Mx16位元的SDRAM裝置(共48MB)在靜態(tài)組0與1的2Mx16位元的SMROM以及在靜態(tài)組2的RAM裝置6-32第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日6-33第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日6-34第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日記憶體存取若記憶體存取後，有一段匯流排閒置時(shí)間，則控制訊號(hào)會(huì)回到不活動(dòng)的(inactive)狀態(tài)為了避免不必要的轉(zhuǎn)變與消除，位址和資料訊號(hào)仍為原來的數(shù)值6-35第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日裝置交易(DeviceTransactions)匯流排操作突發(fā)傳輸大?。╳ord）開始位址Bits[4:2]說明Readsingle1任何由核心、DMA或LCD的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Readburst404由DMA或LCD的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Readburst80由於快取線（cacheline）滿載而產(chǎn)生。Writesingle1任何1..4位元組由位元組遮罩指定要寫入那些位元組。由DMA的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Writeburst20,1,24,5,6每一個(gè)word的所有4個(gè)位元組都被寫入。由DMA的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Writeburst30,14,5每一個(gè)word的所有4個(gè)位元組都被寫入。由DMA的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Writeburst404每一個(gè)word的所有4個(gè)位元組都被寫入。由DMA的請(qǐng)求所產(chǎn)生。Writeburst80快取線（cacheline）複製回去。全部32個(gè)byte都被寫入。6-36第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日讀取與寫入DQM<3:0>為資料遮罩位元DQM<3>對(duì)應(yīng)到MD<31:24>DQM<2>對(duì)應(yīng)到MD<23:16>DQM<1>對(duì)應(yīng)到MD<15:8>DQM<0>對(duì)應(yīng)到MD<7:0>當(dāng)高電位觸發(fā)時(shí)，對(duì)應(yīng)的位元遮蔽MD<31:0>匯流排上資料的相關(guān)位元組而當(dāng)?shù)碗娢环从|發(fā)時(shí)，對(duì)應(yīng)的位元不會(huì)遮蔽MD<31:0>匯流排上資料的相關(guān)位元組6-37第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日放棄與不存在的記憶體存取記憶體映象保留的部分，會(huì)導(dǎo)致資料放棄的例外事件硬體不會(huì)偵測(cè)到讀取或?qū)懭胫羻?dòng)的記憶體或不存在的記憶體若啟動(dòng)的分割區(qū)內(nèi)的記憶體不存在，則讀取會(huì)傳回不確定的資料如果記憶體並未佔(zhàn)有分割區(qū)全部的64MB，則執(zhí)行讀取或?qū)懭胫吝@些未被佔(zhàn)有的區(qū)域時(shí)，仍與記憶體佔(zhàn)有分割區(qū)全部的64MB時(shí)相同6-38第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日放棄與不存在的記憶體(cont.)單一字組對(duì)未啟動(dòng)的SDRAM分割區(qū)（MDCNFG:DEx=0）做存取導(dǎo)致對(duì)所有的分割區(qū)進(jìn)行一個(gè)CBR更新週期這種技術(shù)被使用在硬體初始化程序。6-39第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日放棄目標(biāo)（target-abort）的例外事件突發(fā)傳輸讀取對(duì)未啟動(dòng)的SDRAM做存取會(huì)導(dǎo)致放棄目標(biāo)（target-abort）的例外事件對(duì)Flash/ROM空間做突發(fā)寫入與突發(fā)傳輸至組態(tài)空間也會(huì)產(chǎn)生Target-abortTarget-abort可以是資料放棄或預(yù)先取得(prefetch)放棄，依據(jù)試圖作突發(fā)傳輸?shù)膩碓炊?-40第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日記憶體組態(tài)暫存器組態(tài)暫存器是記憶體介面控制暫存器中的一個(gè)記憶體介面控制暫存器必須對(duì)應(yīng)為不可快取（non-cacheable）與不可緩衝（non-bufferable)只可為單一word存取被分組為同一分頁(yè)，而所有記憶體介面控制暫存器都具有相同記憶體保護(hù)6-41第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日記憶體介面控制暫存器列表實(shí)體位址符號(hào)暫存器名稱0x48000000MDCNFGSDRAM組態(tài)暫存器0x48000004MDREFRSDRAM更新控制暫存器0x48000008MSC0靜態(tài)記憶體控制暫存器00x4800000CMSC1靜態(tài)記憶體控制暫存器10x48000010MSC2靜態(tài)記憶體控制暫存器20x48000014MECR擴(kuò)充記憶體（16位元PC卡／CompactFlash）匯流排組態(tài)暫存器0x4800001CSXCNFG同步靜態(tài)記憶體暫存器0x48000024SXMRS將MRS值寫入SMROM0x48000028MCME0插卡介面通用記憶體空間插座0時(shí)序組態(tài)0x4800002CMCME1插卡介面通用記憶體空間插座1時(shí)序組態(tài)0x48000030MCATT0插卡介面屬性空間插座0時(shí)序組態(tài)0x48000034MCATT1插卡介面屬性空間插座1時(shí)序組態(tài)0x48000038MCIO0插卡介面空間插座0時(shí)序組態(tài)0x4800003CMCIO1插卡介面空間插座1時(shí)序組態(tài)0x48000040MDMRS將MRS值寫入SDRAM6-42第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日啟動(dòng)記憶體之選擇和設(shè)定(cont.)位元名稱說明31:4-保留3PKG_TYPE處理器類型。此位元為唯讀。0–PXA210應(yīng)用處理器1–PXA250應(yīng)用處理器2:0BOOT_SEL包含3個(gè)應(yīng)用處