DDR4学习笔记01

一、学习目的

听到DDR，第一感觉就是似懂非懂，只知道买电脑内存条上面提到了DDR这个字眼，没想到工作中竟然也用到了DDR，于是从零开始，以一个小白的身份记录学习DDR4的心路历程，如有错漏，欢迎指正。
本文学习目的如下：
1.了解什么是DDR4
2.理解使用Xilinx-Vivado平台的IPcore–DDR4（笔记02）

二、什么是DDR4

2.1存储器概念及分类

存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。按照不同的分类标准有许多不同的分类。
按在计算机系统中的作用分类如下：

存储器一般来说可以分为内部存储器(内存)，外部存储器(外存)，缓冲存储器(缓存)以及闪存这几个大类。
内存也称为主存储器，位于系统主机板上，可以同CPU直接进行信息交换。其主要特点是：运行速度快，容量小。
外存也称为辅助存储器，不能与CPU之间直接进行信息交换。其主要特点是：存取速度相对内存要慢得多，存储容量大。
内存与外存本质区别是，一个是内部运行提供缓存和处理的功能，也可以理解为协同处理的通道；而外存主要是针对储存文件、图片、视频、文字等信息的载体，也可以理解为储存空间。
缓存就是数据交换的缓冲区（称作Cache），当某一硬件要读取数据时，会首先从缓存中查找需要的数据，如果找到了则直接执行，找不到的话则从内存中找。由于缓存的运行速度比内存快得多，故缓存的作用就是帮助硬件更快地运行。
闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位（注意：NOR Flash 为字节存储。），区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，闪存与EEPROM不同的是，EEPROM能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，而闪存的大部分芯片需要块擦除。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS（基本程序）、PDA（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。

2.2DDR4的由来

首先介绍一下RAM和ROM：
RAM(Random Access Memory) 随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。静态随机存储器SRAM（Static RAM）不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。除此以外，还有一种随机存储器SSRAM（Synchronous SRAM）即同步静态随机存取存储器。同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；随机是指数据不是线性依次存储，而是由指定地址进行数据读写。对于SSRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它控制信号均于时钟信号相关。这一点与异步SRAM不同，异步SRAM的访问独立于时钟，数据输入和输出都由地址的变化控制。 动态随机存储器DRAM（Dynamic RAM）则每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失。综上所述，SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。SRAM的速率高、性能好，它常应用于CPU与主存之间的高速缓存以及CPU内部的L1／L2或外部的L2高速缓存。

介绍DDR之前需要先提一下一些存储器的缩写名称由来：
SRAM:Static RAM，静态随机存储器
DRAM:Dynamic RAM，动态随机存储器
SDRAM:Synchronous Dynamic RAM，同步动态随机存储器
SDR SDRAM:Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM,单倍数据传输率同步动态随机存储器
DDR SDRAM:Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM,双倍数据传输率同步动态随机存储器
ok，上面过一眼即可，然后我们发现上述存储器名称都带有RAM，没错！他们都是属于RAM类别，其实DDR4就是RAM的一个分支。

接着我们从英文单词中分析DDR4的特点及发展：
对于2.1，我们知道有个RAM类别，就是随机存储器，这个随机啥意思？ 随机=需要根据地址读写，那这个应该就是名字里面带RAM的存储器的通用特点了吧。
然后2.2这里讲了几个单词 Static，静态，何为静态？ 静态=不需要刷新，所以SRAM就不需要刷新。
接着是Dynamic ,动态，何为动态？动态=需要靠刷新操作来保留数据，DRAM通用特点。
然后是Synchronous ，同步，何为同步？同步=需要clk（时钟）驱动
组合一下上述单词，即可发现有个存储器正好符合—SDRAM。记住这个单词，回忆一下它的特点：同步，动态，随机。可以得到这句结论：SDRAM是需要时钟驱动，需要刷新，并且根据地址进行读写操作的存储器。

事实上，SDRAM不断发展的每一代就产生了DDR的每一代，时间顺序上是这样的：
第一代：SDR SDRAM
第二代：DDR SDRAM（简称DDR）
第三代：DDR2 SDRAM（简称DDR2）
第四代：DDR3 SDRAM（简称DDR3）
第五代：DDR4 SDRAM（简称DDR4）

需要注意以下几点：
1.第一代SDR SDRAM是只有时钟上升沿进行读写，而后面4代是上升沿和下降沿都进行读写，所以是Double Data Rate,也就是DDR
2.不同代的SDRAM命名方式不同，具体参照 https://www.cnblogs.com/liujinggang/p/9782796.html
3.关于DDR规格与传输标准，需要注意理解等效频率，工作频率，核心频率以及传输带宽之间的关系，但是我目前尚未理解透彻，后期待补充。

三、参考文档

https://www.cnblogs.com/liujinggang/p/9782796.html