不同DRAM Devices 的组织方式及其效果

随着系统对内存容量、带宽、性能等方面的需求提高，系统会接入多个 DRAM Devices。而多个 DRAM Devices 不同的组织方式，会带来不同的效果。本文将对不同的组织方式及其效果进行简单介绍。

1. Single Channel DRAM Controller 组织方式

Single Channel 指 DRAM Controller 只有一组控制和数据总线。 在这种场景下，DRAM Controller 与单个或者多个 DRAM Devices 的连接方式如下所示：

1.1 连接单个 DRAM Device

Single Channel 连接单个 DRAM Device 是最常见的一种组织方式。 由于成本、工艺等方面的因素，单个 DRAM Device 在总线宽度、容量上有所限制，在需要大带宽、大容量的产品中，通常接入多个 DRAM Devices。

1.2 连接多个 DRAM Devices

上图中，多个 DRAM Devices 共享控制和数据总线，DRAM Controller 通过 Chip Select 分时单独访问各个 DRAM Devices。此外，在其中一个 Device 进入刷新周期时，DRAM Controller 可以按照一定的调度算法，优先执行其他 Device 上的访问请求，提高系统整体内存访问性能。

NOTE：
CS0 和 CS1 在同一时刻，只有一个可以处于使能状态，即同一时刻，只有一个 Device 可以被访问。

上述的这种组织方式只增加总体容量，不增加带宽。下图中描述的组织方式则可以既增加总体容量，也增加带宽。

上图中，多个 DRAM Devices 共享控制总线和 Chip Select 信号，DRAM Controller 同时访问每个 DRAM Devices，各个 Devices 的数据合并到一起，例如 Device 1 的数据输出到数据总线的 DATA[0:7] 信号上，Device 2 的数据输出到数据总线的 DATA[8:15] 上。这样的组织方式下，访问 16 bits 的数据就只需要一个访问周期就可以完成，而不需要分解为两个 8 bits 的访问周期。

2. Multi Channel DRAM Controller 组织方式

Multi Channel 指 DRAM Controller 只有多组控制和数据总线，每一组总线可以独立访问 DRAM Devices。 在这种场景下，DRAM Controller 与 DRAM Devices 的连接方式如下所示：

2.1 连接 Single Channel DRAM Devices

这种组织方式的优势在于多个 Devices 可以同时工作，DRAM Controller 可以对不同 Channel 上的 Devices 同时发起读写请求，提高了读写请求的吞吐率。

NOTE：
CS0 和 CS1 在同一时刻，可以同时处于使能状态，即同一时刻，两个 Devices 可以同时被访问。

2.2 连接 Multi Channel DRAM Device

在一些 DRAM 产品中，例如 LPDDR3、LPDDR4 等，引入了 Multi Channel 的设计，即一个 DRAM Devices 中包括多个 Channel。这样就可以在单个 Device 上达成 Multi Channel 同时访问的效果，最终带来读写请求吞吐率的提升。