差分時(shí)鐘技術(shù)

差分時(shí)鐘是DDR的一個(gè)重要且必要的設(shè)計(jì)，但大家對CK#（CKN）的作用認(rèn)識(shí)很少，很多人理解為第二個(gè)觸發(fā)時(shí)鐘，其實(shí)它的真實(shí)作用是起到觸發(fā)時(shí)鐘校準(zhǔn)的作用。 

由于數(shù)據(jù)是在CK的上下沿觸發(fā)，造成傳輸周期縮短了一半，因此必須要保證傳輸周期的穩(wěn)定以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，這就要求CK的上下沿間距要有精確的控制。但因?yàn)闇囟?、電阻性能的改變等原因，CK上下沿間距可能發(fā)生變化，此時(shí)與其反相的CK#（CKN）就起到糾正的作用（CK上升快下降慢，CK#則是上升慢下降快），如下圖一所示。
 

圖一 差分時(shí)鐘示意圖

數(shù)據(jù)選取脈沖（DQS）

就像時(shí)鐘信號(hào)一樣，DQS也是DDR中的重要功能，它的功能主要用來在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)準(zhǔn)確的區(qū)分出每個(gè)傳輸周期，并便于接收方準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)。每一顆8bit DRAM芯片都有一個(gè)DQS信號(hào)線，它是雙向的，在寫入時(shí)它用來傳送由主控芯片發(fā)來的DQS信號(hào)，讀取時(shí)，則由DRAM芯片生成DQS向主控發(fā)送。完全可以說，它就是數(shù)據(jù)的同步信號(hào)。

在讀取時(shí)，DQS與數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)生成（也是在CK與CK#的交叉點(diǎn)）。而DDR內(nèi)存中的CL也就是從CAS發(fā)出到DQS生成的間隔，數(shù)據(jù)真正出現(xiàn)在數(shù)據(jù)I/O總線上相對于DQS觸發(fā)的時(shí)間間隔被稱為tAC。實(shí)際上，DQS生成時(shí)，芯片內(nèi)部的預(yù)取已經(jīng)完畢了，由于預(yù)取的原因，實(shí)際的數(shù)據(jù)傳出可能會(huì)提前于DQS發(fā)生（數(shù)據(jù)提前于DQS傳出）。由于是并行傳輸，DDR內(nèi)存對tAC也有一定的要求，對于DDR266，tAC的允許范圍是±0.75ns，對于DDR333，則是±0.7ns，其中CL里包含了一段DQS的導(dǎo)入期。

DQS 在讀取時(shí)與數(shù)據(jù)同步傳輸，那么接收時(shí)也是以DQS的上下沿為準(zhǔn)嗎？不，如果以DQS的上下沿區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)周期的危險(xiǎn)很大。由于芯片有預(yù)取的操作，所以輸出時(shí)的同步很難控制，只能限制在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)在各I/O端口的出現(xiàn)時(shí)間可能有快有慢，會(huì)與DQS有一定的間隔，這也就是為什么要有一個(gè)tAC規(guī)定的原因。而在接收方，一切必須保證同步接收，不能有tAC之類的偏差。這樣在寫入時(shí)，DRAM芯片不再自己生成DQS，而以發(fā)送方傳來的DQS為基準(zhǔn)，并相應(yīng)延后一定的時(shí)間，在DQS的中部為數(shù)據(jù)周期的選取分割點(diǎn)（在讀取時(shí)分割點(diǎn)就是上下沿），從這里分隔開兩個(gè)傳輸周期。這樣做的好處是，由于各數(shù)據(jù)信號(hào)都會(huì)有一個(gè)邏輯電平保持周期，即使發(fā)送時(shí)不同步，在DQS上下沿時(shí)都處于保持周期中，此時(shí)數(shù)據(jù)接收觸發(fā)的準(zhǔn)確性無疑是最高的，如下圖二所示。
 

圖二  數(shù)據(jù)時(shí)序

    數(shù)據(jù)掩碼技術(shù)（DQM）

不是DDR所特有的，但對于DDR來說也是比較重要的技術(shù)，所以一并介紹下。

為了屏蔽不需要的數(shù)據(jù)，人們采用了數(shù)據(jù)掩碼（Data I/O Mask，簡稱DQM）技術(shù)。通過DQM，內(nèi)存可以控制I/O端口取消哪些輸出或輸入的數(shù)據(jù)。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，在讀取時(shí)，被屏蔽的數(shù)據(jù)仍然會(huì)從存儲(chǔ)體傳出，只是在“掩碼邏輯單元”處被屏蔽。 

DQM由主控芯片控制，為了精確屏蔽一個(gè)P-Bank位寬中的每個(gè)字節(jié)，每個(gè)64bit位寬的數(shù)據(jù)中有8個(gè)DQM信號(hào)線，每個(gè)信號(hào)針對一個(gè)字節(jié)。這樣，對于4bit位寬芯片，兩個(gè)芯片共用一個(gè)DQM 信號(hào)線，對于8bit位寬芯片，一個(gè)芯片占用一個(gè)DQM信號(hào)，而對于16bit位寬芯片，則需要兩個(gè)DQM引腳。SDRAM 官方規(guī)定，在讀取時(shí)DQM發(fā)出兩個(gè)時(shí)鐘周期后生效，而在寫入時(shí)，DQM與寫入命令一樣是立即生效，如下圖三和四分別顯示讀取和寫入時(shí)突發(fā)周期的第二筆數(shù)據(jù)被取消。 

圖三  讀取時(shí)數(shù)據(jù)掩碼操作

 
圖四  寫入時(shí)數(shù)據(jù)掩碼操作

所以DQM信號(hào)的作用就是對于突發(fā)寫入，如果其中有不想存入的數(shù)據(jù)，就可以運(yùn)用DQM信號(hào)進(jìn)行屏蔽。DQM信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)發(fā)出，接收方在DQS的上升與下降沿來判斷DQM的狀態(tài)，如果DQM為高電平，那么之前從DQS中部選取的數(shù)據(jù)就被屏蔽了。

有人可能會(huì)覺得，DQM是輸入信號(hào)，意味著DRAM芯片不能發(fā)出DQM信號(hào)給主控芯片作為屏蔽讀取數(shù)據(jù)的參考。其實(shí)，該讀哪個(gè)數(shù)據(jù)也是由主控芯片決定的，所以DRAM芯片也無需參與主控芯片的工作，哪個(gè)數(shù)據(jù)是有用的就留給主控芯片自己去選擇。