同步图形存储器IS42G32256的原理与应用

2006-05-07 15:49:35来源: 电子技术应用

    摘 要: IS42G32256是高速度16M bit  CMOS同步图形存储器(SGRAM),适用于高性能计算机的显示卡、图形工作站、电视机顶盒、游戏卡、二维/三维图形处理等场合。对其功能、特点、工作原理及其应用进行了介绍。

   关键词: SGRAM CMOS IS42G32256 图形处理

   半导体存储器是计算机系统的重要组成部分,随着计算机技术的迅速发展,CPU的速度越来越高,以往采用的普通动态存储器(DRAM)速度低,带宽窄,已无法适应高速CPU。为了适应各种实际应用的需要,出现了采用新技术的DRAM。其中同步DRAM(SDRAM)的出现,大大地提高了存储器的速度,改善了其性能。在高性能计算机系统中,常用SDRAM作为主存储器和显示存储器。如果将图形特点加入到SDRAM中,即得到同步图形存储器,简称SGRAM。

    IS42G32256是高速16M bit  CMOS同步图形存储器,性能优良,速度快,适合于图形工作站、显示卡、电视机顶盒、游戏卡、二维/三维图形处理等高性能、高带宽的应用场合。

    它具有以下特点:①256K×32位×2存储体结构;②所有输入采样和输出都在同一个系统时钟的上升沿同步动作;③双重内部存储体控制;④单3.3V±3V电源;⑤可编程方式寄存器指定突发范围为1、2、4、8字节或整页,/CAS等待周期为2和3周期,突发类型为顺序和交替;⑥突发读写操作;⑦刷新能力为自动和自举刷新;⑧每32ms刷新2048周期;⑨输入输出电平与TTL电平兼容;⑩100引脚PQFP封装(14mm×20mm)。

     它具有以下图形特点:①SMRS周期:装载屏蔽寄存器,装载颜色寄存器;②写每位;③块写(8列)

      1 工作原理

      IS42G32256 SGRAM的基本组成是两个结构为1024×256×32位的存储体,功能框图见图1。它比普通的DRAM增加了一个可编程的方式寄存器,方式寄存器存储的数据用来控制SGRAM的各种操作方式。通过编程设置/CAS等待周期、突发类型、寻址方式、突发范围、测试方式和各种特殊操作,使SGRAM具有各种不同的应用。方式寄存器的内容缺省时是不定的,因此,上电时必须设置,当/CS、/CAS、/RAS、/WE和DSF为低电平时方式寄存器被写入,同时,A0~A10也被写入。它分成不同区域:A0~A2用于突发范围,A3用于突发类型,A4~A6用于/CAS等待周期,A7、A8、A10仅供感厂家用或用于测试方式,SGRAM正常操作时,必须设置为低电平,A9用于可编程写突发范围。

   b1.gif (11863 字节)   DQM用于屏蔽输入输出操作。DQM操作和时钟同步,读等待周期为2周期,写等待周期为0周期,DQM也用于存储系统的设备选择和总线控制,DQM0控制DQ0~DQ7,DQM1控制DQ8~DQ15,DQM2控制DQ16~DQ23,DQM3控制DQ24~DQ31。

      DSF定义特殊功能,控制SGRAM的图形应用。DSF为低电平时,SGRAM的功能与普通存储器相同,只有当DSF为高电平时,才具有图形功能。SGRAM的功能,诸如/RAS激活、写和用WCBR(方式寄存器设置命令)改变SGRAM的功能等,都由DSF控制。

      SGRAM有两种特殊方式寄存器:颜色寄存器和屏蔽寄存器,用于写每位和块写。当AS和DSF为高电平,/CS、/RAS、/CAS和/WE为低电平时装载颜色寄存器,通过DQ引脚装入与DQ相关的数据。

      当时钟允许CKE=1时,允许时钟信号加入SGRAM;当CKE=0时,输出状态和突发地址被冻结,芯片进入低功耗状态。

      存储体选择(A10):SGRAM是由两个262144×32bit存储体组成的,当A10为低电平时,选择A存储体,否则选择B存储体。

      地址输入(A0~A9):译码262144个存储单元需要18位地址,采用多路复用器输入地址A0~A9,10位行地址通过/RAS和A10锁存,8位列地址通过/CAS、/WE和A10锁存。

      写每位是选择数据屏蔽位写入的功能,储存在内部寄存器中,当它有效时,用于数据的每一位写。块写允许t2.gif (10865 字节)访问周期连续的8列数据同时写入。块写时序图见图2。

      引脚功能参见表1,引脚图略。

      2 上电顺序

      ①电源必须把CKE和DQM拉为高电平,在输入数据之前或者上电时其它引脚为空操作,时钟信号也必须同时加入;②VDD到达确定电压后,空操作至少要延迟200μs;③两个存储体必须预充电;④在两个最小刷新周期之前使内部电路稳定;⑤在一个方式寄存器设置周期之前,若方式寄存器的内容缺省,应编程设置/CAS等待周期、突发范围和突发类型。在方式寄存器设置周期的时钟周期末,设备操作已准备好。按上述顺序上电后,所有的输出均为高阻态。其它任何操作顺序都不能保证输出为高阻态。(次序④和⑤可以交换)。

     3 典型应用

      IS42G32256是16bit SGRAM,频率高达100MHz,比同属的高速EDO DRAM速度高,它与系统时钟(即CPU频率)同步工作,使CPU实现无等待操作,从而提高计算机系统的工作速度。它的图形特点使其在高性能计算机系统、图形工作站、电视机顶盒、游戏卡及二维/三维图形处理等方面得到了广泛应用。最典型的应用是在显卡中作显存。普通显卡或娱乐级显卡对显存的性能要求不是很高,但要求性价比高,一般用4MB的EDO RAM或SDRAM就行了,而专业级显卡要求对CPU依赖小,显存尽可能大、快,为了让工作尽可能在显卡内完成,要求显存多多益善,以免缓慢的磁盘拖后腿,为了提高显卡的带宽,采用最高档和最快的显存,SGRAM是高档显存之一。ELSA和t3.gif (8165 字节)耕宇等公司生产的显卡都用到了8MB或16MB的SGRAM作显存。IS42G32256 SGRAM在显示卡中的应用框图见图3,由3DFXV00D00加速芯片、SGRAM、ROM和连接器等组成,V00D00芯片是显卡的核心部分,处理原来得靠CPU处理的三维图像数据,使图像处理能力极大提高。ROM(或EPROM)用来存放视频BIOS程序,8片IS42G32256 SGRAM构成16MB的显存,提高了显卡的带宽,可用作专业级的显卡。

      随着计算机技术和半导体技术的飞速发展,不断涌现采用新技术的存储器,以适应各种不同的应用需要。SGRAM以其高带宽、高速度、低功耗,特别是在图形处理方面的特点,使其在图像处理等场合得到了广泛应用。

      参考文献

      1 ISSI IS42G32256 256K×32×2(16Mbit)Synchronous Graphics RAM.Advance Information   1998

      2 窦振中编.单片机外围器件实用手册-存储器分册.北京:北京航空航天大学出版社,1998

            (收稿日期:1999-07-28)

 

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/memory/200605/1548.html
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