第4章 内存

第4章内存本章介绍的内存是指主板上的主储存器，也就是内存条。内存直接与CPU连接，存放当前正在使用（即执行中）的数据和程序，因此它的大小和性能影响着整机的性能。4.1内存的分类4.1.1按内存的工作原理分类1．ROM（1）ROM（掩模式只读存储器）（2）PROM（ProgrammableROM，可编程ROM）（3）多次擦写可编程只读存储器（3）多次擦写可编程只读存储器这类ROM有3种类型。1）EPROM（ErasableProgrammableROM，可擦可编程ROM）2）EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，电可擦写可编程ROM）3）FlashMemory（闪速存储器）2．RAM（1）SRAM（StaticRAM，静态随机存储器）由于SRAM的运行速度非常快，所以CPU内的一级、二级缓存使用SRAM（2）DRAM（DynamicRAM，动态随机存储器）由于DRAM需要不断刷新，这就造成了DRAM的读、写速度比SRAM慢，但其优点是DRAM一个存储单元的元件数少，相同容量下体积更小，价格更便宜，所以主存都采用DRAM。DRAM还用于显示卡、声卡、硬盘等设备中，充当设备缓存。4.1.2按内存的外观分类目前微机配备的DRAM有两种形式。1．双列直插封装内存芯片2．内存模块（内存条）4.1.3按内存条的技术标准分类1．SDRAM内存条SDRAM（SynchronousDRAM，同步动态随机存储器）内存条共有168（84×2面）个引脚，因此又被称为168线内存。SDRAM是PentiumII/III档次微机使用的一种内存类型，常见容量有32MB、64MB、128MB和256MB等，其外观如图4-6所示。在SDRAM中，它的数据传输率与时钟周期是同步的，其DRAM核心频率与时钟频率以及数据传输率都一样。以PC100SDRAM为例，它的核心频率、时钟频率、数据传输率分别是100MHz、100MHz、100Mbit/s。数据信号在每个脉冲的上升沿处传送出去。PC100SDRAM的工作原理如图4-7所示。2．DDRSDRAM内存条DDRSDRAM（DualDateRateSDRAM，双倍速率SDRAM）内存条用在Pentium4级别的微机上。DDRSDRAM有184个引脚，常见容量有128MB、256MB、512MB等，如图4-8所示。DDRSDRAM与SDRAM一样，也是与系统总线时钟同步的。以DDR200为例，其核心频率为100MHz，通过两条线路同步传输到I/O缓存区（I/OBuffers），实现200MHz的数据传输率。由于是两路传输，所以可以预读2bit数据。DDR200的工作原理如图4-9所示。3．DDR2SDRAM内存条DDR2SDRAM内存条用在IntelLGA775Pentium4/D、Core2和AMDAthlon64X2、Phenom级别的微机上。DDR2SDRAM有240个引脚，内存条的SPD芯片与DDR内存不同，DDR2与DDRSDRAM的基本原理类似。DDR2采用4位预取（4bitPrefect）技术，它将DRAM的核心频率、时钟频率和数据传输率进一步分开，时钟频率为核心频率的2倍，数据传输率为时钟频率的2倍（还是DDR技术）。这样，DDR2的数据传输率是核心频率的4倍。Prefetch的实现机制中，把多个cell送来的数据输入到I/O缓冲寄存器进行数据排序，再从I/O寄存器输出。以DDR2-400为例，虽然DDR2的核心频率只有100MHz，但是数据通过4条传输路线同步传输至I/O缓存区，这样就实现了400Mbit/s的数据传输率。DDR2-400的工作原理如图4-11所示。表4-1列出了SDRAM、DDR、DDR2内存的不同版本及时钟频率、数据频率、单通道和双通道带宽。其中，DDR2400MHz与DDR400MHz的带宽都是3.2GB/s。3．DDR3SDRAM内存条DDR3SDRAM内存条用在IntelCore2级别的P35芯片组的微机上。DDR3与DDR2一样，也有240个针脚，但DDR3针脚隔断槽口与DDR2不同，DDR3内存左右两侧安装卡口与DDR2不同，DDR3的外观如图4-12所示。DDR3常见容量有1GB、2GB、4GB等。DDR3与DDR2的基本原理类似，没有本质区别。DDR3进一步改进为8位预取技术，它将DRAM的核心频率、时钟频率和数据频率进一步分开，数据频率仍然为时钟频率的2倍（还是DDR技术），而时钟频率又为核心频率的4倍。这样，DDR3的数据频率实际上是核心频率的8倍。以DDR3-800为例，虽然其核心频率只有100MHz，但是数据通过8条传输路线同步传输至I/O缓存区，这样就实现了800Mbit/s的数据传输率。DDR3-800的工作原理如图4-13所示。4.2内存条的结构、封装和常见内存芯片4.2.1DDR3SDRAM内存条的结构1．PCB板2．针脚3．内存条固定卡缺口4．金手指缺口（针脚隔断槽口）5．内存芯片6．SPD芯片7．内存芯片空位8．电容9．电阻10．标签11．散热片4.2.2内存芯片的封装1．TSOP封装TSOP（ThinSmallOutlinePackage，薄型小尺寸封装）的一个典型特点就是在封装芯片的周围做出很多引脚，如SDRAM内存的集成电路两侧都有引脚，SGRAM内存的集成电路4面都有引脚。TSOP封装操作方便，可靠性比较高，是目前主流的封装形式。改进的TSOP技术TSOPII目前广泛应用于SDRAM、DDRSDRAM内存的制造上，如图4-16所示。2．BGA封装BGA（BallGridArrayPackage，球栅阵列封装）的最大特点是BGA芯片的边缘没有针脚，而是通过芯片下面的球状引脚与印制板连接。采用BGA封装可以使内存在体积不变的情况下将内存容量提高2～3倍。与TSOP相比，BGA具有更小的体积、更好的散热性能和电气性能。DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA（FinePitchBallGridArray，BGA的改进型）封装形式，如图4-17所示。3．CSP封装CSP（ChipScalePackage，芯片级封装）作为新一代封装方式，其性能又有了很大的提高。CSP封装不但体积小，同时也更薄，更能提高内存芯片长时间运行的可靠性，芯片速度也随之得到大幅度的提高。目前该封装方式主要用于高频DDR内存，如图4-18所示。4.2.3常见的DDRSDRAM内存芯片虽然内存的品牌较多，如Kingston（金士顿）、Leadram（超胜）、Apacer（宇瞻）、Kingmax（胜创）、Samsung（三星）等，但内存芯片的制造商只有几家，所以许多不同品牌的内存上焊接着相同型号的内存芯片。常见内存芯片的制造商有Samsung（三星）、Hynix（现代）、Winbond（华邦）、Kingmax、Infineon（原西门子）、GeIL（金邦）等。由于内存芯片的生产技术都处于同一档次，因此不同厂商的内存芯片在速度、性能上相差很小。常见内存芯片的制造商、芯片型号、存取时间、默认频率和外观对比见表4-2。4.3DRAM的内存时间参数4.3.1DRAM内存的参数设置1．CASLatency（CL）CASLatency（ColumnAddressStrobeLatency，列地址选通脉冲时间延迟，简称CL或CAS）2．RAStoCASDelay（tRCD）RAStoCASDelay（timeofRAStoCASDelay，行地址传输到列地址的延迟时间，简称tRCD）3．RASPrecharge（tRP）RASPrecharge（timeofRASPrecharge，内存行地址选通脉冲预充电时间，简称tRP）4．RASActiveDelay（tRAS）RASActiveDelay（tRAS）也称CycleTime或ActtoPrechargeDelay4.3.2DRAM内存的参数标识在内存的标签上，通常会给出该内存的重要参数（如CL），有些内存会给出更加详细的参数序列，通常按CL-tRCD-tRP-tRAS（有时省略tRAS）的顺序列出这4个参数，如图4-19所示。在DDRSDRAM的制造过程中，厂商已将这些特性参数写入SPD中。在开机时，主板的BIOS就会检查此项内容，并以这些参数值作为默认的模式运行。它们的单位都是时钟周期。例如，采用能够运行在时间参数为2-2-2-5DDR内存的计算机要比采用3-4-4-8的计算机运行得更快，更有效率。如图4-20所示是BIOS设置选项。4.4内存的选购1．内存芯片2．内存的品牌3．频率要搭配4．容量4.5实训——拆装及查看内存4.5.1内存的安装和拆卸内存的安装、拆卸非常简单。首先，分清内存的类型，找准内存上金手指处的缺口与DIMM槽上对应的隔断位置，将内存条垂直地用劲插到底。每一条DIMM槽的两旁都有一个卡齿，当内存缺口对位正确，且插接到位之后，这两个卡齿应该自动将内存卡住，如图4-22所示。如果要卸下内存，只需向外搬动两个卡齿，内存就会自动从DIMM槽中脱出。4.5.2查看内存默认频率及默认SPD参数下面以使用CPU-Z为例，查看内存中的内容。首先，设置主板BIOS，处理器外频为200MHz，内存频率以及SPD参数设置为Auto和BySPD。运行CPU-Z，显示Memory和SPD的内容，如图4-23所示。4.6习题1．掌握内存类型的识别和内存安装方法。2．用内存测试软件（如CPU-Z、WCPUID、HWiNFO32、3DMark、SiSoftSandraStandard等）测试所用微机的内存信息。3．在BIOS中设置内存参数。4．查阅计算机商情报刊，或上网查看硬件信息；到当地计算机配件市场考察内存的型号、价格等商情信息。