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1、第4章 内存第4章 内存4.1 内存在系统中的作用4.2 内存的分类4.3 内存的技术指标4.4 内存条的种类4.5 内存技术展望 4.6 内存的选购第4章 内存4.1 内存在系统中的作用 很多人对内存都有一个疑问，就是它在整个计算机系统中的地位和作用是怎样的呢？我们可以做这样一个形象的比喻：一台电脑就像我们每个人天天工作 的办公室，而正在工作的人就是CPU，有许多有待处理的信息都储存在文件柜里，计算机硬盘(或者是软盘和CDROM)就像是这个文件柜，为了从文件柜中获得有关信息，工作人员必须时常地拉开文件柜，抽取各类文件，并把这些文件放到自己的桌面上以方便工作，而这个桌面就相当于电脑的内存了。
2、第4章 内存桌面越大，可以摆放的文件数量就越多，使用者就不必经常打开文件柜抽取或存放文件，这样他的工作效率也就会提高。同样的，如果机器的内存越大，从硬盘中调用的文件数据也就越多，由于内存的读取 速度要比硬盘快得多，这样当CPU调用文件数据时，只要从内存中调用就可以了，于是整机的性能就会有 所提高。许多使用Photoshop的用户都有这样的感触，如果在使用128 MB的内存进行图像处理时， 第4章 内存可以看到硬盘灯经常在闪亮，这就说明了内存不够用，系统需要使用硬盘作为文件的存储空间，此时 整机会处于一个“假死机”的状态；而当用户将内存加大到256 MB或者更大时，在处理图像时就很少出现上面的那
3、种情况了，由此我们就可以想象出内存在系统中的重要地位了。第4章 内存4.2 内存的分 类 内存是计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元。按工作原理的不同，内存可分为只读存储器 ROM(Read only Memory)和随机存储器RAM(Random Access Memory)两种。由于RAM是其中最主要的存储器，整个计算机系统的内存容量主要由它的容量决定 ，所以人们习惯将RAM直接称为内存。 第4章 内存4.2.1 ROM(只读存储器)只读存储器ROM的内容是计算机厂商用特殊的设备(通常为写码器)写在芯片中的，其特点是只能读取，不能随意更改，掉电时信息不丢失，如主板的BIOS芯片、显卡
4、的BIOS芯片等。ROM又分为一次写ROM和可重复擦写的ROM。ROM芯片主要有以下几种。第4章 内存1EPROM (可擦可编程只读存储器)EPROM芯片上有一个窗口，是擦除程序用的。烧制完毕，用不透明的标签贴住窗口，如果揭掉标签， 用紫外线照射EPROM的窗口，EPROM中的内容就会丢失。早期的286、386、486都用此芯片做主板的BIOS芯片。 2EEPROM(电可擦可编程只读存储器)该芯片用电信号来写或擦除信号。 第4章 内存3 Flash ROM(快闪式只读存储器)以前计算机的BIOS都是烧制在EPROM中的，当要升级或修改BIOS时，便要重新购买芯片，既花钱又麻烦。Intel开发的
5、快闪存储器可以将BIOS存储在其中，而且可以利用软件来升级修改BIOS，非常方便。 第4章 内存4.2.2 RAM(随机存储器)RAM就是平常所说的内存，系统运行时，将所需的指令和数据从外部存储器(如硬盘、软盘或光盘等)调入内存中。RAM的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。RAM只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失 。根据RAM制造原理不同，它可分为静态和动态两种。第4章 内存1SRAM (静态随机存储器)SRAM(Static RAM)的一个存储单元的基本结构是一个双稳态电路，其读和写的转换由写电路控制，只要写电路不工作，电路有电，开关就保持现
6、状，不需 要刷新，所以SRAM又叫静态RAM。SRAM的读写速度很快，一般比DRAM快23倍，但其一个存储单元需要4个晶体管和2个电阻组成，这样就降低了SRAM的集成度，也增加了生产成本。我们常说的Cache(高速缓存)就是SRAM。第4章 内存2DRAM(动态随机存储器)DRAM就是平时所说的内存条。所谓动态RAM(DRAM)是针对静态RAM(SRAM)而言的，一个DRAM单元由一个晶体管和一个小电容组成。DRAM中存储的数据需要不断的刷新。 第4章 内存4.3 内存的技术指标1存取周期(TMC)内存的速度用存取周期来表示。读入和写出是存储器的两个基本操作，它指的是将信息在存储器和寄存器之间
7、进行读写。两次独立的存储操作之间所需的 最短时间称为存储周期TMC，单位为ns(纳秒)，这个时间越短，存取速度就越快，也就标志着内存的性能越 好。目前存储器的存取周期一般为60 ns100 ns。 第4章 内存2系统时钟循环周期(TCK)TCK代表SDRAM所能运行的最大频率，它的数字越小，说明SDRAM芯片所能运行的频率就越高。 3存取时间(TAC)TAC也就是最大CAS延迟时的最大数据输入时钟，PC100规范要求在CL=3时TAC不大于6 ns，而某些内存编号的位数则表示的是这个值。 4CL(CAS Latency)CL(CAS Latency)为CAS(Colum Address Str
8、obe，列地址控制器)的延迟时间，这是纵向地址脉冲反应时间，也是在一定频率下衡量不同规范内存的重要标志之一。 第4章 内存5数据的宽度和带宽内存的带宽指内存的数据传输速率。内存的数据宽度是指内存同时传输数据的位数，以位为单位。位(bit，常用b表示)是二进制数的最基本单位，也是存储信息的最小单位。8位二进制数表示一个字节，而一个字(word)由一个字节或几个字节组成，字长等于运算器的位数。 第4章 内存6内存的线数所谓的内存条是多少线就是指内存条与主板插接时有多少个接触点，这些接触点也叫金手指，如我们 常说的30线、72线、168线、184线等，如图41所示。一般说来，内存的线数越多，传输速度
9、就越快。第4章 内存图41 内存线数第4章 内存7内存的电压早期的FPM内存和EDO内存均使用5 V电压，SDRAM内存一般使用3.3 V电压，现在使用的DDR和Rambus内存都是2.5 V电压。 8SPD(Serial Presence Detect，串行存在探测)SPD是一个8针、SOIC封装、256字节的EEPROM芯片，如图42所示。SPD里面的数据有128个字节，分别指出该内存的各种信息，包括容量、性能参数以及厂家信息等。第4章 内存图42 SPD芯片第4章 内存9奇偶校验(Parity)和非奇偶校验(Non-Parity)位有两个状态，分别以1和0表示。我们又将8个连续的位叫做一
10、个字节。非奇偶校验内存的每个字节只 有8位，若它的某一位存储了错误的值，就会使其中存储的相应数据发生改变而导致程序发生错误。图43所示的内存条就带有奇偶校验。图43 带校验的内存 第4章 内存10ECC校验(Error Correction Coding或Error Checking and Correcting)ECC代表具有自动校验功能的内存，目前的ECC存储器只能纠正一位二进制的错误。ECC校验内存与普通内存最大的区别是内存颗粒为奇数，且比同样大小的内存多一块内存颗粒。第4章 内存4.4 内存条的种类内存条在运行操作上有许多不同的方法和特性，如数据传输速率、存取时间、等待时间等，由于这些
11、方法和特性上的不同，就细分出了更多的内存类型，这些内 存类型主要包括FPM、EDO、SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM。FPM和EDO内存都是早期586计算机上使用的内存，如图44所示，现在都已经淘汰了，在此我们就不再叙述。目前SDRAM还是内存的主要类型，随着技术的发展，推出了速度较高的DDR SDRAM和RDRAM，如图45所示。第4章 内存图44 FPM和EDO内存第4章 内存图45 SDRAM和RDRAM第4章 内存4.4.1 SDRAM(同步动态随机存取存储器)同步内存是指其工作速度与系统总线速度是同步的。SDRAM(Synchronous DRAM)按运行工作频率分为PC6
12、6、PC100和台湾威盛公司制定的PC133三大标准。目前PC150的产品也已上市。66、100及133就是指系统总线频率，如PC100内存最适用于系统总线为100 MHz的微机中，而PC133的微机最适用于系统总线为133 MHz的微机中。第4章 内存1PC100规范PC100规范是在1998年Intel公司为了配合其推出的BX芯片组，使微机的各个配件能在100 MHz的总线速率下有效工作而指定的一套准则，PC100规范中有两项重要的SDRAM技术指标，即TCK与TAC。 第4章 内存2PC133规范威盛公司于1999年4月联合全球各大芯片厂商组成了PC133标准架构同盟后，制定了PC133
13、规范。在PC133规范中，SDRAM的工作频率为133 MHz，且延用了PC100的大部分规范：168线的SDRAM，3.3 V的工作电压，要求内存带有SPD，其最大的优点是速度的提高。 第4章 内存4.4.2 DDR SDRAM(双数据率SDRAM)DDR(Double Data Rate SDRAM)表示双倍数据传输率。DDR SDRAM也是一种SDRAM，大家习惯称之为DDR。特别是在显卡中，DDR内存的应用使得显卡在3D图形方面的性能大大提高。DDR内存和普通内存在外观上的区别如图46所示。第4章 内存图46 DDR内存与SDRAM内存的区别第4章 内存4.4.3 RDRAM(总线方式
14、动态随机存取存储器)RDRAM(Rambus DRAM)原为Rambus公司为电视游戏机提供的一种内存，因为能达到更高的时钟频率 而被Intel看中，并于1996年由Intel联合Micron等10余家半导体厂商发布并正式命名为Rambus Direct DRAM，简称RDDRAM。Rambus引入了RISC(精简指令集)的技术，依靠其极高的工作频率，通过减少每个周期的数据量来简化操作。 第4章 内存图47 RDRAM内存及终接口第4章 内存Rambus之所以可以达到400 MHz的时钟频率，是因为它使用了铜线连接内存控制器和内存模块，并且通过减少铜线数量和长度来降低电磁干扰。但这会产生一个严
15、重问题，那就是发热量会大大提高，为此 Rambus设计了活动、待命、休眠和关闭四个状态。Rambus在活动状态下才会以全速工作，工作结束后进入待命状态，此时仅保持响应的能耗。第4章 内存虽然RDRAM采用了短铜线技术来降低电磁干扰，但在400 MHz的工作频率下想稳定工作不是件容易的事情，除了采用合理的结构和工艺外，还要考虑 RDRAM的散热问题，因此最简单的办法就是让RDRAM穿上“屏蔽服”，尽量减少外界对内存的干扰，同时起到散热的作用。第4章 内存Rambus DRAM采用400 MHz的16位总线传输数据，由于在时钟脉冲的上升和下降沿上传输信号，因此 能够达到800 MHz的速率，带宽为
16、1.6 GB/s，是PC100 SDRAM的两倍。由于通过采用并联式结构还可以达到更大的带宽，因此Intel不断地推出支持RDRAM的820、840系列主板。第4章 内存4.5 内存技术展望 内存经历了快页内存、EDO内存、SDRAM的发展历程，每次发展都是为了满足电脑性能提高的需要。目 前SDRAM的带宽已经渐渐不能满足系统对带宽的需要了，即使是PC133提供的带宽理论上也只有1066 MB/s。内存的主要发展趋势有两个，一个是DDR SDRAM内存，另一个是Rambus内存。DDR是在SDRAM结构上发展的，在时钟周期的两端同时传输数据，因此在同频率 下其数据传输率比SDRAM提高了一倍。第4章 内存Rambus是一种变革的技术，它把原来SDRAM的并行结构改成了串行结构，因此可以把时钟频率大幅 度提高。大体上讲，R
