龙芯3ACPU数据手册

龙芯 3A 处理器数据手册1.0 版2009 年 1 月中国科学院计算技术研究所 北京龙芯中科技术服务中心有限公司修订历史日期 2011-1-25 版本 更新内容 把图和表都已做成可跟踪链接龙芯 3A 处理器数据手册目录1 概述 ...........................................................................................................................1 2 接口描述 ...................................................................................................................2 2.1 接口信号模块 ....................................................................................................2 2.2 PCI总线接口信号...............................................................................................3 2.3 HYPERTRANSPORT总线接口信号 .......................................................................4 2.4 DDR2/3 SDRAM总线接口信号 ........................................................................9 2.5 初始化信号 ......................................................................................................10 2.6 低速I/O接口.....................................................................................................11 2.7 芯片引脚中断信号 ..........................................................................................13 2.8 JTAG及EJTAG信号..........................................................................................13 2.9 测试和控制信号 ..............................................................................................14 2.10 时钟信号 ........................................................................................................14 2.11 电源引脚 ........................................................................................................16 3 PCI总线接口特性 ....................................................................................................18 3.1 PCI/PCI-X接口特性 .........................................................................................18 3.2 仲裁器和设备模式 ..........................................................................................18 3.3 PCI总线仲裁器.................................................................................................18 4 HYPERTRANSPORT总线接口描述.......................................................................19 4.1 HYPERTRANSPORT接口特性 .............................................................................19 4.2 设备模式 ..........................................................................................................19 4.3 系统HT接口连接.............................................................................................20 5 DDR2/3 SDRAM控制器接口描述..........................................................................22 5.1 DDR2/3 SDRAM控制器特性 ..........................................................................22 5.2 DDR2/3 SDRAM 读协议.................................................................................23 5.3 DDR2/3 SDRAM写协议 ..................................................................................23 5.4 DDR2/3 SDRAM 参数设置顺序.....................................................................24 6 复位时序要求..........................................................................................................25 7 电气特性..................................................................................................................27 7.1 绝对最大额定值 ..............................................................................................27 7.2 HYPERTRANSPORT总线接口特性 .....................................................................27 7.2.1 HyperTransport 推荐直流工作条件........................................................27 7.2.2 HyperTransport 推荐交流工作条件........................................................28北京龙芯中科技术服务中心有限公司III龙芯 3A 处理器数据手册7.2.3 传输时序特性 ..........................................................................................28 7.3 DDR2 总线内存接口特性................................................................................30 7.3.1 推荐直流特性 ..........................................................................................30 7.3.2 推荐的交流特性 ......................................................................................31 7.3.3 电气交流时序特性 ..................................................................................32 7.4 PCI-X总线特性.................................................................................................34 7.4.1 推荐的直流工作条件 ..............................................................................34 7.4.2 交流工作特性 ..........................................................................................35 7.4.3 时序参数 ..................................................................................................36 7.4.4 复位时序 ..................................................................................................37 7.4.5 PCI-X总线系统的噪声容限.....................................................................37 7.4.6 PCI-X的系统时序裕量.............................................................................38 7.5 LPC总线和其它引脚........................................................................................39 7.5.1 LPC总线....................................................................................................39 7.5.2 EJTAG .......................................................................................................39 7.6 参考时钟 ..........................................................................................................40 7.6.1 HyperTransport的时钟..............................................................................40 7.6.2 DDR2 内存的时钟....................................................................................40 7.6.3 PCI-X时钟.................................................................................................41 7.7 电源 ..................................................................................................................41 7.7.1 电源工作条件 ..........................................................................................41 8 热特性......................................................................................................................43 8.1 热参数 ..............................................................................................................43 8.2 焊接温度 ..........................................................................................................43 9 引脚排列和封装......................................................................................................45 9.1 按引脚排列的封装引脚 ..................................................................................45 9.2 FCBGA引脚顶层排列......................................................................................55 10 封装机械尺寸........................................................................................................60北京龙芯中科技术服务中心有限公司IV龙芯 3A 处理器数据手册图目录图 2.1 龙芯 3A处理器接口信号框图..................................................................2 图 4.1 龙芯 3A单处理器系统HT接口连接 ......................................................20 图 4.2 龙芯 3A多处理器系统HT接口连接（四片） ......................................21 图 4.3 龙芯 3A多处理器系统HT接口连接（二片） ......................................21 图 5.1 DDR2 SDRAM读协议.............................................................................23 图 5.2 DDR2 SDRAM写协议.............................................................................23 图 7.1 HyperTransport总线TODIFF时序...............................................................28 图 7.2 HyperTransport总线TDIFF时序.................................................................28 图 7.3 HyperTransport总线TCADV时序 ...............................................................29 图 7.4 HyperTransport总线TSU和THD时序.........................................................29 图 7.5 HyperTransport总线TCADVRS / TCADVRH时序...........................................29 图 7.8 差分的信号电平......................................................................................31 图 7.9 转换到带上拉的PCI-X模式的RST#时序..............................................37 图 7.10 PCI-X噪声容限 ......................................................................................38 图 7.11 3.3V PCI-X时钟波形 .............................................................................41 图 8.1 焊接回流曲线..........................................................................................44 图 9.1 顶层引脚排列（左侧）..........................................................................55 图 9.2 顶层引脚排列（中间 1）.......................................................................56 图 9.3 顶层引脚排列（中间 2）.......................................................................57 图 9.4 顶层引脚排列（中间 3）.......................................................................58 图 9.5 顶层引脚排列（右侧）..........................................................................59北京龙芯中科技术服务中心有限公司V龙芯 3A 处理器数据手册表目录表 2.1 PCI总线信号 .............................................................................................3 表 2.2 HT总线信号 ...............................................................................................4 表 2.3 DDR2 SDRAM控制器接口信号...............................................................9 表 2.4 初始化接口信号......................................................................................10 表 2.5 LPC接口信号 ..........................................................................................12 表 2.6 SPI接口信号............................................................................................12 表 2.7 UART接口信号.......................................................................................12 表 2.8 引脚中断信号描述..................................................................................13 表 2.9 JTAG接口信号 .........................................................................................14 表 2.10 JTAG模式的配置 ..................................................................................14 表 2.11 EJTAG接口信号....................................................................................14 表 2.12 EJTAG接口信号....................................................................................14 表 2.13 时钟信号................................................................................................15 表 2.14 Core时钟域倍频....................................................................................15 表 2.15 DDR2/3 时钟域倍频 .............................................................................15 表 2.16 HT时钟控制 ..........................................................................................16 表 2.17 电源引脚................................................................................................16 表 2.18 GPIO信号 ..............................................................................................17 表 5.1 时钟信号DDR2 SDRAM行/列地址转换...............................................22 表 7.1 绝对最大额定值......................................................................................27 表 7.3 HyperTransport交流工作条件 ................................................................28 表 7.4 HyperTransport连接传输时序规范 ........................................................29 表 7.5 推荐的直流工作条件(SSTL_1.8)...........................................................31 表 7.6 输入的直流逻辑电平..............................................................................31 表 7.7 输出直流电流驱动..................................................................................31 表 7.8 输入交流逻辑电平..................................................................................31 表 7.9 差分的输入交流逻辑电平......................................................................31 表 7.10 差分的交流输出参数............................................................................32 表 7.11 不同密度的器件刷新参数....................................................................32 表 7.12 DDR2 内存标准速率分级 ....................................................................32 表 7.13 DDR2-667 和DDR2-800 时序参数 ......................................................32 表 7.14 PCI-X设备的直流规范 .........................................................................34北京龙芯中科技术服务中心有限公司VI龙芯 3A 处理器数据手册表 7.15 推荐的直流特性....................................................................................35 表 7.16 IO引脚的输入电容 ...............................................................................35 表 7.17 推荐的交流特性....................................................................................35 表 7.18 输出信号的斜率....................................................................................36 表 7.19 通用时序参数........................................................................................36 表 7.20 PCI-X系统的噪声容限 .........................................................................38 表 7.21 建立时间预算........................................................................................38 表 7.22 保持时间预算........................................................................................38 表 7.23 推荐的上拉电阻值.................................................................................39 表 7.24 EJTAG的交流时序特性.........................................................................39 表 7.25 发送端时钟的不确定性........................................................................40 表 7.26 输入时钟抖动参数................................................................................40 表 7.27 PCI-X时钟参数 ......................................................................................41 表 7.28 推荐的工作电源电压............................................................................41 表 8.1 龙芯 3A的热特性参数和推荐的最大值................................................43 表 8.2 龙芯 3A的热阻参数.................................................................................43 表 8.3 无铅工艺的封装回流最大温度表..........................................................43 表 8.4 回流焊接温度分类表..............................................................................43 表 9.1 按引脚排列的封装引脚表......................................................................45 表 9.2 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................46 表 9.3 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................47 表 9.4 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................48 表 9.5 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................49 表 9.6 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................50 表 9.7 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................51 表 9.8 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................52 表 9.9 按引脚排列的封装引脚表（续表）......................................................53 表 9.10 按引脚排列的封装引脚表（续表）....................................................54北京龙芯中科技术服务中心有限公司VII龙芯 3A 处理器数据手册1 概述龙芯 3A 是龙芯 3 号多核处理器系列的第一款产品，采用 65nm 工艺制造， 在单个芯片内集成了 4 个 64 位超标量通用处理器核[2]，最高工作主频为 1GHz，主要特征如下： ■ ■ ■ ■ 片内集成四个 64 位的四发射超标量 GS464 高性能处理器核； 片内集成四核共享的 4MB 二级 Cache； 片内集成 2 个 64 位 400MHz 的 DDR2/3 控制器； 片内集成 2 个 16 位 800MHz 的 HyperTransport 控制器；每个 16 位的 HT端口可以拆分成两个 8 路的 HT 端口使用； ■ ■ ■ 性； ■ 采用 FC-BGA-1121 封装。