[DDR5 Jedec 4-1] 预充电命令 Precharge

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专栏 《深入理解DDR》

1. 预充电(Precharge)含义

由于SDRAM的寻址具体独占性,因此在进行完读写操作后,若需对同一L-Bank的另一行进行寻址,则必须先关闭原有的行,然后重新发送行/列地址。预充电(Precharge)操作用于关闭当前的工作行,以准备打开新行。

2. Cell 预充电原理

预充电是一种操作,通过对存储体内的数据进行重写,对工作行中的所有存储体进行数据重置。

预充电操作会将S-AMP中的数据回写,这会干扰存储电容的电量。电容的电量或产生的电压将成为判断逻辑状态的依据。在判断过程中需要设定一个临界值,一般为电容电量的一半。如果电容电量超过这个临界值,就进行重写,表示逻辑1;否则,不进行重写,表示逻辑0(即放电)。一般会将电容的另一端接入一个指定的电压(电容电压的一半),这样做可以帮助在重写时进行比较和判断。

引用
作者: 硬件十万个为什么
链接: SDRAM的 预充电(Precharge)和 刷新(Refresh)

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3. Cell 预充电过程

在这里插入图片描述
下面以cell 0 为例子, 说明读写过程中 cell 预充电过程

3.1 读过程(包含预充电步骤)

  • 首先,将所有字线(W0,W1…Wn)关闭,使所有场效应晶体管(FET)不导通。

  • 然后,通过预充电开关(未在图中显示)将位线B0拉到Vcc/2,即VB0=Vcc/2。这个操作被称为预充电。在读操作中,位线需要预充电至Vcc/2。

  • 接下来,断开预充电开关,停止充电。

  • 将W0设置为高电平Vcc,此时Cell0的FET导通。

如果原来存储的是1,Cbit电压将大于VB0,使得Cbit对字线B0充电,导致VB0>Vcc/2。经过放大器Sense AMP放大后,VB0电压会达到VCC电平,也就是读出1。

如果原来存储的是0,Cbit电压将小于VB0,字线B0将对Cbit充电,使得VB0<VCC/2。经过放大器Sense AMP后,电压被拉到GND,即读出0。

3.2 写过程

写0

  • 首先,将位线B0拉低。

  • 然后,将W0拉高,打开FET,使得Cbit通过B0放电到GND。

  • 最后,将W0拉低,完成写入逻辑0的操作。

写1

  • 首先将位线B0置于高电平状态。
  • 接下来,将位线W0拉高,打开场效应晶体管,并使Cbit通过B0充电至VCC电压。
  • 最后,将位线W0拉低,完成将1写入Cbit。

引用
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原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_42005993/article/details/103864181

4. 预充电命令工作机制

PRECHARGE命令用于停用特定存储体中的打开行或所有存储体中的打开行。在发出PRECHARGE命令后的指定时间(tRP),存储体将可用于后续行激活,但并发自动预充电的情况除外,在并发自动预充电的情况下,允许对不同存储体发出READ或WRITE命令,只要它不中断当前存储体中的数据传输,并且不违反任何其他定时参数。一旦存储体被预充电,它就处于空闲状态,并且必须在向该存储体发出任何读取或写入命令之前被激活。

如果在该存储体中没有打开的行(空闲状态),或者如果先前打开的行已经在预充电过程中,则允许PRECHARGE命令。但是,预充电周期将由向存储体发出的最后一个PRECHARGE命令决定。

如果读或写命令的第二个脉冲上的CA10为低电平(在命令真值表中显示为AP=L),则自动预充电功能被占用。此功能允许在突发读取周期期间部分或完全隐藏预充电操作(取决于CAS延迟),从而提高随机数据访问的系统性能。RAS锁定电路在内部延迟预充电操作,直到阵列恢复操作完成(tRAS满足),以便可以在任何读取时发出自动预充电命令。自动预充电也在写命令期间实现。由自动预充电命令进行的预充电操作将不会开始,直到突发写入序列的最后数据被正确地存储在存储器阵列中。在向该存储体发出隐藏的预充电命令(AutoPrecharge)之后的指定时间(tRP),该存储体将可用于随后的行激活。

5 Precharge Command Modes

DDR5支持三种不同类型的预充电命令:Precharge、Precharge All和Precharge Same Bank。
Precharge预充电命令(PREpb)将预充电应用于BG[2:0]定义的特定存储体组中BA[1:0] {如果适用}定义的特定存储体,

而Precharge All(PREab)将预充电应用于所有存储体组中的所有存储体。

Precharge Same Bank(PREsb)将预充电应用于所有存储体组中BA[1:0]定义的特定存储体。在3DS DDR5 SDRAM设备的情况下,也将选择CID[3:0]来识别目标裸片。

参考

硬件十万个为什么https://www.sohu.com/a/126626646_463982

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