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Fly-by﹝傳控﹞指令與位址

背景

傳統、更低速的 DRAM 系統使用拓撲以分配時脈、指令與位址訊號至多個 DRAM。這使訊號在大約相同的時間傳播至系統中所有的 DRAM。在此類系統中，指令與位址線上的傳播延遲引起系統中的時序偏移，從而限制匯流排的運作頻率並最終影響高速記憶體系統的效能。雖然每個 DRAM 的時脈、指令與位址到達時間的偏移很小，但是隨著時脈頻率的不斷提高，偏移所造成的影響將變得更加顯著。在此類系統中，偏移所引起的指令/位址﹝C/A﹞匯流排上的頻率限制將成為達到可靠 GHz 速度記憶體運作效能的限制因素。

如下圖所示，從記憶體控制器到記憶體裝置的飛行時間的變化或「飛行時間偏移」，可成為具備短時脈時間的高頻率系統的重要因素。如圖所示，飛行時間偏移將花費一大部分可用的週期時間，以致於在超出 1 GHz 的速度運作時僅剩很少時間進行可靠訊號設定和保持時間。這個問題在以雙倍資料速率運作時就更加嚴重和複雜。

圖 1：被飛行時間偏移佔去的資料視訊部分

解決飛行時間偏移問題常用的解決方案就是匹配用於傳達指令與位址訊號的訊號線的線路長度。其中一個技術就依賴叉狀拓撲以執行此類線路匹配。如下圖所示，在叉狀拓撲中的指令、位址與時脈訊號線路被路由至一個中央節點，然後從中央節點分配到個別的 DRAM。透過提供一個更接近 DRAM 的訊號分配點，線路長度的潛在變化將限制於從中央節點至個別 DRAM 更短的路徑。

圖 2：與叉狀拓撲相關的時序偏移

此外，傳統 DRAM 拓撲的效能將受限於電容負載。添加記憶體裝置以提高模組上的記憶體容量將提高 C/A 線的電容負載，從而限制 C/A 線上的訊號速率。

Rambus 解決方案

Rambus 取得專利的創新技術透過使用 Fly-by﹝傳控﹞架構解決以上討論的飛行時間偏移以及電容負載的問題。Rambus DRAM 系統整合了 Fly-by﹝傳控﹞架構以在不影響記憶體資料速率的情況下提高記憶体容量。Fly-by﹝傳控﹞架構最佳化系統傳輸拓撲、可控制時序偏移，並且當與 FlexPhase™ 電路技術結合使用時能進一步管理任何偏移問題。Fly-by﹝傳控﹞提供具備可擴展電容的點到點資料線，並且不影響記憶體資料速率。

圖 3：Fly-by﹝傳控﹞拓撲解決了時序偏移的問題

在 Fly-by﹝傳控﹞架構中的時脈、位址與指令將源同步地傳輸至 DRAM。如上圖所示，時脈訊號與位址和控制資訊一起傳播，以致於這些訊號一起到達每個 DRAM 介面。然而在此拓撲中，這些線上的一組訊號在稍微不同的時間到達每個 DRAM。如上圖所示，訊號將會在到達第 1 個 DRAM 的短時間內到達第 2 個 DRAM，以此類推。由於 DRAM 介面的訊號到達時間有所分佈，因此訊號達到每個 DRAM 輸入電容的時間也得到相似的分佈，從而減少以上討論的電容負載問題。減少的電容負載提高訊號完整性並達到更高的資料速率訊號。

可透過在記憶體控制器的資料訊號使用FlexPhase電路技術而進一步提高資料速率。由於 DRAM 的控制與位址訊號的到達時間有所分佈，因此從個別資料線上的 DRAM 接收的最終資料流量也將有時間上的偏移。FlexPhase 電路能對輸入資料訊號進行偏移校正。 FlexPhase 電路也能對從控制器驅動至 DRAM 的資料訊號進行預先錯位，從而使資料到達時就已知道指令與位址訊號之間的時間關係。

Fly-by﹝傳控﹞指令/位址架構也能在被終止的電路板上使用路由線路以在線上達到比使用其他拓撲更佳的控制阻抗。透過使用從指令/位址線至記憶體模組上的各個 DRAM 裝置更短的斷線長度，可達到附加的阻抗不匹配減少。訊號線的改進阻抗特性導致更小的訊號反射與更少的干擾，從而達到更高的頻率訊號。

Example of a system employing Fly-by topology

除了提供更高的資料速率，Fly-by﹝傳控﹞方式另一個重要的優點就是其高度可擴展性。它允許在一個系統裡插入多個附加 DRAM 以達到相關應用程式的需求。備有添加 DRAM 的 Fly-by﹝傳控﹞架構能在指令/位址/時脈訊號上維持高資料速率，而其他拓撲則受限於飛行時間偏移、電容負載以及阻抗不匹配。此類非 Fly-by﹝傳控﹞拓撲通常必須減少指令/位址線上的訊號速率以配合添加的 DRAM，這從而降低系統效能。

當 Fly-by﹝傳控﹞架構與 FlexPhase 電路技術一起使用時，由於 FlexPhase 電路技術可在記憶體模組上管理時序變化，因此 Fly-by﹝傳控﹞架構能允許設計師放寬 PCB 線路長度。Rambus 也開發了與 Fly-by﹝傳控﹞結合使用時，能在維持頻寬的同時允許記憶體升級的Dynamic Point to Point﹝動態點到點﹞技術。

什麼領域能從中受益？

子系統優勢：
Fly-by﹝傳控﹞架構支援需要比使用傳統方式更高的運作資料速率的子系統。Fly-by﹝傳控﹞架構的使用讓設計師放寬 PCB 線路長度需求，從而允許更簡化與更小的記憶體子系統佈局。

系統優勢：
Fly-by﹝傳控﹞架構讓 DRAM 系統能以 GHz 資料速率運作。卓越的 DRAM 系統效能導致桌上型電腦、筆記型電腦、企業級伺服器與儲存、HDTV、遊戲系統以及手持可攜式裝置的改進效能 。

 
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