【嵌入式设计】Main Memory：SPM 便签存储器 | 缓存锁定 | 读取 DRAM 内存 | DREM 猝发（Brust）

   

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0x00 便签存储器（Scratchpad memory）

0x01 缓存锁定（Cache lockdown）

0x02 读取 DRAM 内存

0x03 DREM Banking

0x04 DRAM 猝发（DRAM Burst）

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0x00 便签存储器（Scratchpad memory）

便签存储器（Scratchpad memory, SPM）是一种内存，用于存储占用部分地址空间的数据或指令。用来暂时存放部分数据或中间结果的存储器，一般是高速缓冲存储器的一部分，也可以是主存储器或外存储器的一部分。

与高速缓存不同的是，数据或指令一开始就被移入 Scratchpad 内存中，并一直保留到应用完成。因此，数据或指令在便签存储器中的访问速度是固定的。

• 便签存储器的主要用途是嵌入式系统，在这种系统中，应用程序中使用的程序或数据是事先已知的。
• 近年来由于体系结构和编译器研究的进步，出现了许多不同的便签存储器。

0x01 缓存锁定（Cache lockdown）

ARM 中的缓存锁定，该功能可使程序将时间关键的代码和数据加载到缓存内存中，并将其标记为免逐出 (eviction) 。锁定中的代码或数据可加快系统响应速度，避免不可预测的响应时间。

ARM 内核在锁定状态下分配的单位大小是一种方式。

例如，四向集关联缓存的出路允许将代码或数据锁定在缓存大小  的单位中。

锁定使用示例：矢量中断表、中断服务例程、大量使用的关键算法、常用全局变量。

0x02 读取 DRAM 内存

每个部件提供 8 bit 数据，8 个部件 x 8 bit  = 每个 DIMM (或通道) 64 bit。

两个通道提供 126 bit 数据。

由于内核（如 GPU）不断增加，应用对内存带宽的要求也越来越高。应用需要不同的服务质量（即低延迟、高带宽、低延迟、低延迟）。

如何增加带宽 (bandwidth) 并减少延迟 (latency) ？Channel、bank 和 Burst。3D 集成技术可以改善带宽和延迟问题。通过垂直堆叠多个存储层，提高内存容量的同时，也减少了数据传输的距离，这可以减少延迟。此外，更多的层次可以提供更多的通道，进一步增加内存带宽。

0x03 DREM Banking

Micron 的 2Gb x8 DDR3 芯片：总容量 = 2Gb，存储组数 = 8，双倍数据速率。

主要思想：访问地址必须均匀分布在不同的库中。

库冲突：访问映射到单个库 → 退化为单个库的性能，单个存储体的性能

0x04 DRAM 猝发（DRAM Burst）

DRAM Burst 是指在 DRAM 存取数据时的一种优化方式。它利用了 DRAM 的内部结构，允许在一个存取周期内连续传输多个数据。这样做可以提高内存的效率，因为DRAM存取数据时，会有一定的固定开销，比如预充电和访问延迟。Burst模式通过在一个存取周期内传输多个数据项，减少了这些固定开销的重复发生，从而提高了整体数据传输速率。

在一个 burst 传输中，DRAM控制器首先发出一个存取请求，然后 DRAM 芯片会顺序传输请求的数据，而不需要每次请求都单独传输。这个连续的数据传输过程可以是按行（row）或列（column）的方式，取决于 DRAM 的内部结构和控制器的设置。

Burst 模式能够有效地利用内存系统的带宽，提高数据传输速率，特别是在需要连续读取大量数据时，能够显著减少存取延迟，提升系统性能。

从 DRAM 阵列中读出多少数据？

基于 DDR 信息的 DRAM 规格：

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 [ 笔者 ]   王亦优 | 雷向明
 [ 更新 ]   2023.3.
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 [ 声明 ]   由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免，
              本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！

参考文献： - Computer Organization and Design, D. Patterson and J. Hennessy, (ARM edition), Elsevier (or Morgan Kaufmann), 2010. - J.L. Hennessy and D.A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 4th edition, Morgan Kaufmann, 2006 - ARM System Developer’s Guide, A. Sloss, D. Symes, and C. Wright, Morgan Kaufmann,2004