高速DDR存儲器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著CPU前端總線FSB(Front-Side Bus)速度的提高和高速局部總線的出現(xiàn),內(nèi)存帶寬越來越成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的瓶頸。傳統(tǒng)的SDR存儲器的帶寬就顯得很不匹配。為了改善這種情況，加快內(nèi)存的運(yùn)行頻率和提高內(nèi)存與CPU間的傳輸速率是一個很好的解決方案，在這個背景下很多新的內(nèi)存產(chǎn)品得以出現(xiàn)，如DDR、DDRⅡ、RAMBUS等。DDR SDRAM是SDR SDRAM的加強(qiáng)版，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SD

2、R SDRAM的兩倍。 高速DDR內(nèi)存的出現(xiàn)，由于傳送速率的提高，帶來了三個重要的問題需要解決：①.存儲器高速DDR源同步接口的電路設(shè)計(jì)變得愈加復(fù)雜；②.存儲器接口信號傳輸?shù)男盘柾暾裕⊿I）問題變得更為重要；③.高速接口時序上更為緊張，在芯片設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)上必須盡可能地保證時序余量。只有這三個問題都解決，才能獲得存儲器系統(tǒng)傳輸?shù)母邘?。因此，有必要對上面三個問題進(jìn)行專門的研究和評估。 在傳統(tǒng)的硬件平臺的設(shè)計(jì)中，由于

3、電路接口的設(shè)計(jì)、PCB的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)時序的預(yù)算是分開進(jìn)行的，而不是作為整體考慮的，在最初的原型設(shè)計(jì)時很難對系統(tǒng)的性能做出精確的估計(jì)和有效的控制。系統(tǒng)性能的好壞只能等到系統(tǒng)完成后，通過測量和測試才能知道，從而發(fā)現(xiàn)問題是出在接口電路、PCB設(shè)計(jì)還是其它方面。隨著存儲器系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到當(dāng)前工藝技術(shù)的極限，有必要將存儲器接口的電路設(shè)計(jì)、時序規(guī)劃、PCB SI設(shè)計(jì)三者統(tǒng)一考慮。 本課題在成功設(shè)計(jì)一個實(shí)際的高速存儲器子系統(tǒng)硬件平臺基礎(chǔ)上，

4、首次提出了高速平臺設(shè)計(jì)的一套完整的方法，并且對這套方法以及這套方法在實(shí)際硬件平臺設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用做了較為詳細(xì)的說明。這套高速平臺設(shè)計(jì)的方法包括：高速接口的電路設(shè)計(jì)、接口時序的仿真和分析、接口信號的信號完整性設(shè)計(jì)。 1) 在高速接口的電路設(shè)計(jì)過程中，由于高速接口電路設(shè)計(jì)是各國外設(shè)計(jì)廠家不公開的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)方法及技術(shù)細(xì)節(jié)上缺乏已有的設(shè)計(jì)電路作為參考。在設(shè)計(jì)實(shí)際的硬件接口經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們給出了具體的電路設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，并且分析了不同電

5、路設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為高速接口的電路設(shè)計(jì)提供了完整可行的設(shè)計(jì)參考。 2) 為了解決高速的源同步接口的時序問題，既要能對芯片接口內(nèi)進(jìn)行時序分析，又要能對芯片接口間的傳輸能進(jìn)行時序分析，在傳統(tǒng)的方法無法解決的情況下，本文提出了芯片接口內(nèi)采取靜態(tài)時序分析(STA)方法 + 芯片接口間傳輸采取仿真的方法。這種方法可精確地估計(jì)整個傳輸各個組成部分對時序分析的影響，有效地解決了高速接口及高速接口傳輸?shù)臅r序分析問題。 3) 在接口

6、信號的信號完整性設(shè)計(jì)過程中，我們在電路板版圖設(shè)計(jì)前后都進(jìn)行了軟件仿真，并且對軟件仿真的結(jié)果與實(shí)際的測試結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證比較。因此，在該硬件平臺開發(fā)中軟件仿真與實(shí)際的硬件驗(yàn)證是有機(jī)地結(jié)合在一起的。 通過在實(shí)際工程中的應(yīng)用，我們可以看到，基于這套系統(tǒng)的高速平臺的設(shè)計(jì)方法，成功地完成了高速高帶寬的存儲器平臺的設(shè)計(jì)。因此這套方法能夠有效地保證高速平臺設(shè)計(jì)的正確性，提高系統(tǒng)性能，縮短設(shè)計(jì)周期。同時這套方法為其它類似的高速硬件平臺的設(shè)計(jì)提供