[發明專利]一種高帶寬利用率的DDR2 SDRAM控制器設計方法

無效

• 申請號: 200810063328.2
• 申請日: 2008-08-11
• 公開（公告）號: CN101340365A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 張駿;路科;鐘林鋼;向斌;吳辰敦;鄧旭
• 申請（專利權）人: 杭州瑞納科技有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種數據交換設備的關鍵裝置設計方法，尤其是網絡數據交換設備中的控制器設計方法。

背景技術

隨著通信領域的網絡傳輸速度高速增加，各種通訊設備，尤其是城域網，骨干網的數據交換設備對緩沖器提出了更大的帶寬，更大的容量，更低的成本的需求。目前的緩沖器主要以兩種Memory為主：SDRAM和SRAM。

SRAM的特點是容量小，一般僅能提供幾十M比特這一數量級的存儲容量，接口數據速度較低，體積較大，價格也較高，其最突出之處是操作很簡單，帶寬利用率可達到100％。

SDRAM的特點是容量大，目前的DDR2?SDRAM單顆粒就可以提供多達1G比特級別的存儲容量；存儲密度高，價格低廉，接口理論帶寬很高，缺點是帶寬利用率較低，一般情況下，帶寬利用率僅為30％～40％左右。

DDR2?SDRAM的帶寬利用率低是由其結構導致的。

由于DDR2?SDRAM每次同一個Bank內，換行操作時，需要先關閉當前Bank中已經打開的行(Precharge)，然后激活需要訪問的行(Active)，然后才能對數據做讀寫操作。每一個Bank內，Precharge到Active操作之間有一個固定的延遲要求(TRP)。一般，SDRAM的TRP有3個時鐘周期，數據采用突發長度(Burst?Length)為2，4，8時，對應的帶寬利用率分別為28％，44％和61.5％。

另外，在DDR2SDRAM操作中，同一個Bank內，相鄰兩次Active操作之間有一個固定間隔時間要求(TRC)，一般TRC在11個時鐘到20個時鐘左右，也帶來極大的帶寬利用率的浪費。如何解決TRP，TRC和帶寬利用率之間的矛盾成為提高DDR2SDRAM帶寬利用率的關鍵因素。

發明內容

本發明的目的是提供一種DDR2SDRAM控制器設計方法的改進，該方法應能在Burst?Length為8的情況下提高總線利用率，并具有低成本、高帶寬、大存儲容量的特點。

本發明提供的技術方案是：

一種高帶寬利用率的DDR2?SDRAM控制器設計方法，該方法包括：

1)Bank輪換：Bank在每次Burst操作之后切換Bank，盡量在保證數據總線高利用率的前提下，將每個Bank相鄰兩次訪問的間隔加大；

2)提前Precharge操作：如果下一次操作將需要Precharge然后在Active，并且和本次操作不沖突，那么，就將這個Precharge操作提前到本次操作之前執行。當本次操作完成后，要進行下次操作的Active操作時，TRP時間也已經滿足了。

數據采用的突發長度(Burst?Length)為8。

本發明采用的Bank輪換方法，因為突發長度Burst?Length為8，所以在最理想的狀態下，同一個Bank的訪問間隔將加大到4×4＝16個時鐘周期，能夠滿足絕大多是情況下的TRC要求。采用的提前Precharge操作方法，在本次操作完成后，要進行下次操作的Active操作時，已經滿足了TRP時間。該控制方法可將DDR2?SDRAM的數據總線帶寬平均利用率提高到70％，配合Bank輪換的機制，帶寬利用率最高可達99％，幾乎可以和昂貴的SRAM媲美；并且克服了DDR2?SDRAM在帶寬利用率上的不足，使廉價的大容量的DDR2?SDRAM在計算機應用，通訊設備，或者個人數據處理終端等有高帶寬利用率的領域得到更廣泛的使用，極大地降低了系統在高帶寬存儲方面的成本壓力。該DDR2?SDRAM控制器可直接集成于FPGA或者ASIC電路。

附圖說明

圖1是本發明的Bank輪換以及提前Precharge操作示意圖。

圖2是DDR2?SDRAM控制器控制原理示意圖。

圖3是FSM狀態機狀態轉移示意圖。

具體實施方式

本發明的最基本的原理就是盡量在TRC以及TRP的時間內，讓SDRAM提供其他后續操作，以減少為了等到TRP和TRC這兩個時間而無謂的帶寬消耗。由此采用的方法是：

1)Bank輪換：Bank在每次Burst操作之后切換Bank，盡量在保證數據總線高利用率的前提下，將每個Bank相鄰兩次訪問的間隔加大；

2)提前Precharge操作：如果下一次操作將需要Precharge然后再Active，并且和本次操作不沖突，那么，就將這個Precharge操作提前到本次操作之前執行。那么當本次操作完成后，要進行下次操作的Active操作時，TRP時間也已經滿足了。