第4章内存.

第4章内存•在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存，港台称之为记忆体）。•人们习惯将RAM直接称为内存。•内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。•就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。•内存作为传统电脑三大配件之一，虽然外表其貌不扬，而且体积小巧轻薄，但作用却非常重要。内存可以说是CPU处理数据的“大仓库”，所有经过CPU处理的指令和数据都要经过内存传递到电脑其他配件上，因此内存做工的好坏，直接影响到系统的稳定性。4.1.1按内存的工作原理分类ROM和RAM•●只读存储器（ROM）ROM表示只读存储器（ReadOnlyMemory），在制造ROM的时候，信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOSROM。其物理外形一般是双列直插式（DIP）的集成块。4.1内存的分类2、随机存储器RAM●随机存储器（RAM）随机存储器（RandomAccessMemory）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑的内存，内存条（SIMM）就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，它插在计算机中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间。目前市场上常见的内存条有1G／条,2G/条,4G/条等。•●高速缓冲存储器（Cache）•Cache也是我们经常遇到的概念，也就是平常看到的一级缓存(L1Cache)、二级缓存(L2Cache)、三级缓存(L3Cache)这些数据，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。4.1.2按内存的外观分类30线——286、38672线——486、586168线——PII,PIII184线240线——P430线72线168线加装了散热片的MushkinDDR内存4.1.3按技术分类•内存条是由芯片（颗粒）和PCB电路板两大部分构成主体，此外，PCB电路板表面还分布有很多电容、电阻等元气件。目前内存市场上存在着三代不同规格的产品，分别是：DDR1、DDR2、DDR3。虽然名称相仿，但他们互相之间并不能兼容使用。•DDR2与DDR的区别与DDR相比，DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下，可以提供相当于DDR内存两倍的带宽。这主要是通过在每个设备上高效率使用两个DRAM核心来实现的。作为对比，在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心。技术上讲，DDR2内存上仍然只有一个DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中处理4个数据而不是两个数据。•DDR2内存是现今的主流规格，芯片也使用了全新一代FBGA封装工艺，由于传统引脚被焊球所代替，因此从芯片正面是无法看到任何连接线。•DDR3内存作为DDR2内存的替代者，已经被整个业界所承认，DDR3内存芯片同样使用了FBGA封装工艺，所以外观上很难同DDR2内存区分开来。ApacerDDR3-13331GB*2内存•简单地说，DDR3面世就是为了进一步地提升内存带宽，为FSB越来越高的CPU提供足够的匹配指标。DDR2内存其频率需要可以达到1066MHz这样的极端频率，但它的良率及成本都不理想，这种玩家级的产品没法进入到市场主流。•要用低成本切入到更高的频率的话，新一代的解决方案必将出台，这就是DDR3内存了。从技术指标上看，DDR3内存的起跑频率就已经是在1066MHz了，尽管延时参数方面没法与DDR2内存相抗衡，但是将来推出的1600/2000MHz产品的内存带宽肯定大幅度抛离DDR2内存，以DDR32000MHz为例，其带宽可以达到16GB/s（双通道内存方案则可以达到32GB/s的理论带宽值），所以将来DDR3内存肯定成为用户唯一的高带宽选择。DDR1DDR2DDR3电压VDD/VDDQ2.5V/2.5V1.8V/1.8V(+/-0.1)1.5V/1.5V(+/-0.075)I/O接口SSTL_25SSTL_18SSTL_15数据传输率(Mbps)200～400400～800800～2000容量标准64M～1G256M～4G512M～8GMemoryLatency(ns)15～2010～2010～15CL值1.5/2/2.5/33/4/5/65/6/7/8预取设计(Bit)248逻辑Bank数量2/44/88/16突发长度2/4/84/88封装TSOPFBGAFBGA引脚标准184PinDIMM240PinDIMM240PinDIMM•首先是金手指缺口位置作了更改，金手指方面，SDRAM时代是两个缺口位置，升代至DDR时就改成了一们缺口位置，这个缺口位置最大的作用就是避免内存不会插错方向。从上图可以看到，DDR内存金手指离内存端最近的距离为59.21mm，占整个长度约45%左右，到了DDR2时，这个长度改为61.86mm，约占整个长度47%（由于接近50%的比例让不少不太细心的用户容易把内存方向搞错）；而DDR3的缺口位置肯定要与DDR和DDR2不同，好在DDR3的缺口位置比例远离50%，53.88mm的距离仅占整个长度约41%，用户可以较明显地区分出内存的方向来。4.2内存条的结构•（1）内存芯片——颗粒英飞凌•内存芯片•内存条最重要的部件就是芯片了，它的好坏对整个内存模组的影响几乎是举足轻重的。由于建造内存晶圆厂需要花费数十亿美元巨资，加上生产制程非常精密，所以目前世界上有能力生产内存芯片的厂商非常少，主要有：Hynix（海力士）、Samsung（三星）、Qimonda（奇梦达）、Micron（镁光）、尔必达、力晶、茂德、南亚。•在挑选内存芯片时最好优先原厂原字芯片，因为这些产品都经过了晶圆厂最为严格的检测和测试，因此品质最有保障。此外，目前很多模组厂商为了产品形象统一，特别将内存芯片表面的字迹印刷成自己的LOGO，给消费者选购造成了一定的不便。其实，只要是知名模组厂商的产品，用户都可以放心选购，但千万不要贪图便宜而购买杂牌小厂产品。镁光原厂原字D9内存芯片模组厂商通常在内存芯片上打着自己的品牌(2)PCB电路板•PCB电路板是承载内存芯片的重要部件，其重要指标就是层数多少及布线工艺。对于主流DDR2内存来说，6层电路板是最基本的配置，很多高规格、高频率产品甚至使用了8层PCB电路板。通常而言，PCB电路板层数越多，其信号抗干扰能力越强，对内存稳定性越有帮助。大部分优质内存使用了8层PCB•此外，PCB表面线路布局也很重要，按照国际电气学设计规范要求，PCB表面线路必须使用135度折角处理，而且为了保证引线长度一致，局部应该使用蛇行布线。(3)金手指做工•PCB电路板下部为一排镀金触点，学名叫做“金手指”，千万别小看这些金光闪闪的触点，如果其中有一根脱落或者氧化，很可能会造成一些故障隐患。化学镀金工艺金手指特写(金手指下面是平边)•目前金手指制作工艺有两种，一种是电镀金，另一种是化学镀金。电镀金比化学镀金金层更厚，能够提高抗磨损性和防氧化性。电镀金工艺金手指特写(金手指下面多出一个小引线)（4）、SPDSPD（SerialPresenceDetect，串行存在检测）是一颗8针的EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，电可擦写可编程只读存储器）芯片。它一般位于内存条正面的右侧，采用SOIC封装形式，容量为256字节（Byte）。SPD芯片内记录了该内存的许多重要信息，诸如内存的芯片及模组厂商、工作频率、工作电压、速度、容量、电压与行、列地址带宽等参数。SPD信息一般都是在出厂前，由内存模组制造商根据内存芯片的实际性能写入到ROM芯片中。•SPD的作用是什么•启动计算机后，主板BIOS就会读取SPD中的信息，主板北桥芯片组就会根据这些参数信息来自动配置相应的内存工作时序与控制寄存器，从而可以充分发挥内存条的性能。上述情况实现的前提条件是在BIOS设置界面中，将内存设置选项设为“BySPD”。当主板从内存条中不能检测到SPD信息时，它就只能提供一个较为保守的配置。从某种意义上来说，SPD芯片是识别内存品牌的一个重要标志。如果SPD内的参数值设置得不合理，不但不能起到优化内存的作用，反而还会引起系统工作不稳定，甚至死机。因此，很多普通内存或兼容内存厂商为了避免兼容性问题，一般都将SPD中的内存工作参数设置得较为保守，从而限制了内存性能的充分发挥。更有甚者，一些不法厂商通过专门的读写设备去更改SPD信息，以骗过计算机的检测，得出与实际不一致的数据，从而欺骗消费者。（5）、排阻•即电阻排，对不同的信号进行阻抗匹配和信号衰减。一般有10欧姆和22欧姆两种。（6）、电容——滤除高频干扰4.3、内存的封装技术•封装技术其实就是一种将集成电路打包的技术。（1）TSOPII封装（ThinSmallOutlinePackage)薄型小尺寸封装。采用的厂家有三星、现代、Kingston等。（2）BGA封装（BallGirdArray)球型封装，是新一代的芯片封装技术。在笔记本电脑的内存、主板芯片组等大规模集成电路的封装领域得到广泛应用。可以使内存在体积不变的情况下容量提高两到三倍，具有更好的电气性能和散热性能。信号传输线短。4.4内存条的主要性能指标•1、容量：只要主板、CPU匹配，容量当然是越大越好，这个地球人都知道，不再赘述。2、TCK时钟周期：内存所能运行的最大频率。基本上它等于工作频率的倒数。在内存芯片上有标识，如标识为10表示TCK的值为10ns。有必要提一下什么是ns，ns是比微秒还小的时间：1秒=1000毫秒1毫秒=1000微秒1微秒=1000ns如工作在频率100MHz的内存条的时钟周期为：100个100万分之一[‘ＭＨｚ’－－－兆为百万］。即10ns3、CL值：延迟时间，单位是TCK（时钟周期）。是在一定频率下衡量不同规范内存的重要标志之一。有2个值：CL=2或CL=3。默认为2。延迟时间当然是短的好。4、TAC存取数据的时间。是系统在存取一个数据的绝对时间。但不是使用中的真实时间，真实时间要加上所需延迟时间。存取数据的真实时间称为总延迟时间。总延迟时间=TCK*CL+TAC5、ECC奇偶校验：检验内存错误，与传统校验不同，ECC技术不仅能检测一位错误，且能纠正一位错误。6、双通道、三通道内存技术•双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。•双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术，它依赖于芯片组的内存控制器发生作用，在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道DDR内存技术，主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔865/875系列，而AMD方面则是NVIDIANforce2系列。三通道•三通道内存技术，实际上可以看作是双通道内存技术的后续技术发展。Corei7处理器的三通道内存技术，最高可以支持DDR3-1600内存，可以提供高达38.4GB/s的高带宽，和目前主流双通道内存20GB/s的带宽相