DDR3内存的初始化过程

DDR3内存的初始化过程在JEDEC有详细的介绍,我看的是Hynix的文档,内容大同小异。

不过初始化过程要对照着图片来看,细心点就能理解。

初始化过程如下:

1.首先上电(RESET#推荐保持在 0.2XVDD;其他的输入没有定义)。RESET#信号需要用稳定电源保持最少200us。在图中可以看出来,CKE需要在RESET#拉高之前被拉低,且最少维持10ns。

2. 在RESET#被拉高之后,需要等待500us直到CKE被拉高。在这段时间内,DRAM会开始内部状态的初始化,这个过程是独立于外部时钟完成的。

3.在CKE拉高之前,时钟(CK,CK#)必须开始且稳定至少10ns或5个tCK。图中可以看到一个tIS时间,这个时间是CKE关于时钟的setup时间,因为CKE是一个同步信号。在CKE拉高之前且使用tIS设定自己的同时,NOP和Deselect命令也必须registed。在Reset之后当CKE拉高,CKE就必须持续拉高直到初始化过程结束。图中可以看到CKE持续拉高到tDLLK和tZQinit都截止的时候。

4.在Reset#拉低的时候,DDR3 SDRAM的ODT一直保持高阻态。除此之外,ODT还在RESET#拉高到CKE变高这段时间维持了高阻态。在tIS之前,ODT的输入信号可能在一个未定义的状态。在CKE拉高之后,ODT的输入信号不会变化,一直处于LOW或者HIGH的状态。若是在MR1中设置打开了RTT_NOM,ODT输入信号会处于LOW状态。总的来看,ODT输入信号会维持不动直到初始化过程结束,直到tDLLK和tZQinit截止。

5. 在CKE拉高之后,在发送第一个MRS命令到load mode register之前,需要等待tXPR,这个时间是RESET CKE的exit时间。(tXPR公式: tXPR=Max(tXS,5x tCK))

6. 发送MRS命令给MR2(BA0,2=0 and BA1=1)

7. 发送MRS命令给MR3(BA2=0 and BA0,1=1)

8. 发送MRS命令给MR1 且激活DLL(发送DLL enable命令,需要A0=0,BA0=1且BA1,2=0)

9.发送MRS命令给MR0且 RESET DLL(发送DLL RESET命令,需要A8=1,BA0,1,2=0)

10. 发送ZQCL命令开始ZQ校准过程。

11. 等待tDLLK和tZQinit完成。

12. DDR3 SDRAM可以开始进行一般操作了。

### 优化DDR3内存初始化过程 为了提升DDR3内存初始化的速度,可以从多个方面入手: #### 1. ZQ校准时间窗口优化 在初始校准之后,在DRAM处于空闲状态时可以随时发出后续的ZQCL命令。对于这些后续命令(即在初始化和复位之外的时间发出的命令),完成校准所需的时间窗口缩短到了256个时钟周期[^4]。 通过合理安排ZQ校准操作,可以在不影响正常工作的情况下利用空闲时段执行此操作,从而减少整体初始化过程中等待校准完成所耗费的时间。 #### 2. 并行处理多项配置任务 如果硬件支持,则应尽可能并行化不同子系统的设置流程。例如,在某些情况下,地址/控制总线训练与DQS延迟微调可能被设计成能够并发运行的任务;这样做有助于显著降整个初始化序列所需的绝对时间长度。 #### 3. 调整预充电周期参数 适当调整PRECHARGE ALL指令后的稳定期长短也会影响最终性能表现。虽然过短可能会引发潜在稳定性风险,但是经过充分验证后略微放宽这一间隔往往能带来可观收益而不至于牺牲可靠性。 ```python def optimize_ddr3_initialization(): """ A function to demonstrate the optimization of DDR3 initialization process. This is a conceptual representation and not actual hardware code. """ # Optimize ZQ calibration timing window by issuing commands during idle times issue_zqcl_during_idle() # Parallelize configuration tasks where possible parallel_tasks = [ train_address_control_bus(), fine_tune_dqs_delay() ] wait_for_all(parallel_tasks) # Adjust precharge all command period after thorough testing adjust_precharge_period(tested_value=8) ```
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