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1、第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成 6.2 存储单元工作原理【重点】 6.3 内存芯片工作原理 6.4 内存主要技术性能【重点】 6.5 内存条基本设计 6.6 内存条接口与信号 6.7 内存故障分析与处理,主讲：XX老师,1,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.1 存储器的类型DRAM：DDR2/DRR3内存 SRAM：CPU内部Cache 存储器 半导体：闪存（SSD/U盘） 外存 磁介质：HDD光介质：CD-RAM/DVD/BD,主讲：XX老师,2,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.1 存储器的类型 传统内存定义：直接与C
2、PU进行数据交换的存储器称为内存，不能直接与CPU进行数据交换的存储器称为外存。 本书内存定义：采用DRAM芯片构成的存储系统，它由安装在主板上的内存条组成。,主讲：XX老师,3,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.1 存储器的类型,主讲：XX老师,4,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.1 存储器的类型 外存材料和原理更加多样化。 外存要求：容量大，价格便宜，断电后数据不会丢失。 外存类型：半导体材料，如SSD、U盘、CF卡等；磁介质材料，如硬盘、软盘、磁带机等；光介质材料，如CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM等,主讲：XX老师,5,第
3、6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.2 半导体存储技术发展 CMOS工艺制造的DRAM，只需要1个晶体管和1个电容就可以存储1位数据。 内存芯片制程工艺达到了45nm线宽。 单内存芯片存储容量达到了2Gbit。 DRAM与SRAM的性能差别在缩小。 SRAM是对晶体管锁存器进行读写。 DRAM是对存储器电容进行读写。,主讲：XX老师,6,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.3 内存基本类型 JEDEC制定了一系列的内存技术标准。 SDRAM可以实现与CPU的同步工作，因此称为“同步动态存储器”。 SDRAM属于DRAM，它不是SRAM。 SDRAM
4、内部有几个P-Bank（物理存储阵列组），通过多个存储阵列组的切换，读写数据的效率得到了成倍提高。,主讲：XX老师,7,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.3 内存基本类型 DDR在时钟上升和下降沿都可传输数据。 SDRAM仅在时钟下降沿传输数据。 一般将DDR SDRAM内存统称为DDR内存。,主讲：XX老师,8,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.4 内存组成形式 不同标准的内存条，外观上并没有太大区别，但它们的工作电压、引脚数量、功能定义和定位口位置不同，互相不能兼容。,DDR内存,主讲：XX老师,9,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储
5、器类型与组成,6.1.4 内存组成形式,DDR内存,主讲：XX老师,10,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.4 内存组成形式 SPD是一个8引脚、TSOP封装、容量为256字节的EEPROM芯片，工作频率多为100kHz。 SPD芯片记录了内存的类型、工作频率、芯片容量、工作电压、各种主要操作时序、版本等技术参数。,主讲：XX老师,11,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.4 内存组成形式,内存时钟频率获取,主讲：XX老师,12,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.4 内存组成形式 内存条金手指镀金厚度为0.4m1.3m
6、，据测试，0.4m的镀金厚度插拔200次，1.3m的镀层可以插拔2000次左右。,金手指,主讲：XX老师,13,第6章 内存系统故障维修,6.1 存储器类型与组成,6.1.5 内存芯片封装形式 封装形式：DIP、TSOP、BGA DDR3内存采用FBGA封装形式,主讲：XX老师,14,第6章 内存系统故障维修,6.2 存储单元工作原理,6.2.1 DRAM存储单元工作原理,内存条基本组成,主讲：XX老师,15,第6章 内存系统故障维修,6.2 存储单元工作原理,6.2.1 DRAM存储单元工作原理 DRAM存储单元的工作原理类似于一个水桶中的浮动开关。 高位为“1” 低位为“0” 水桶总是漏水
7、,主讲：XX老师,16,第6章 内存系统故障维修,6.2 存储单元工作原理,6.2.1 DRAM存储单元工作原理 晶体管M控制电容CS的充电和放电，电容CS用于存储数据。电容CS有电荷时，存储单元为逻辑1；电容CS没有电荷时，存储单元为逻辑0。,主讲：XX老师,17,第6章 内存系统故障维修,6.2 存储单元工作原理,6.2.1 DRAM存储单元工作原理 动态刷新是周期性的对DRAM中的数据进行读出、放大、回写操作。 DDR内存刷新周期为64ms左右。,主讲：XX老师,18,第6章 内存系统故障维修,6.2 存储单元工作原理,6.2.2 SRAM存储单元工作原理 SRAM工作原理类似于一个开关
8、。 开=“1”；关=“0” 一个SRAM存储单元由6个MOS晶体管组成。,主讲：XX老师,19,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.1 内存芯片电路结构 DDR内存芯片组成：存储阵列、逻辑控制单元、地址总线、数据输入/输出总线、刷新计数器、数据掩码逻辑单元、数据选取脉冲发生器、延迟锁定环路等。,主讲：XX老师,20,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.2 内存芯片存储阵列结构 存储阵列：存储单元以“位”的形式进行存储，由于“位”不便于微机处理，因此内存芯片采用“存储阵列”（Bank）结构。 存储单元寻址：在存储阵列中查找数据的方法与表格检索方法相
9、同，先指定一个行，再指定一个列，根据行号和列号就可以准确地找到所需要的存储单元。,主讲：XX老师,21,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.2 内存芯片存储阵列结构,主讲：XX老师,22,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.4 内存寻址过程 北桥芯片中的内存控制器先确定在内存条中有几个P-Bank的芯片集合（大部分内存条为1个P-Bank），然后才对内存芯片进行寻址。 P-Bank：构成64bit位宽的一组内存芯片。 内存芯片一般采用地址复用技术，也就是行地址和列地址采用同一组地址线。,主讲：XX老师,23,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存
10、芯片工作原理,6.3.4 内存寻址过程 行地址确定之后，就对列地址进行寻址。 列地址寻址信号与读写命令可以同时发出。 RAS#：行地址选通 CAS：列地址选通,主讲：XX老师,24,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.5 内存数据读取与写入 CL（列地址选通潜伏期）：从列地址选通与读取命令发出，到第一次数据输出的时间。 内存读操作：顺序读、随机读、突发读、读-写、读-预充电、读-状态中止等。 内存写操作：写-写、随机写、突发写、写到读、写到预充电、写固定长度或写全页等。,主讲：XX老师,25,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.6 内存刷新工作原
11、理 定时对存储单元中的电容进行充电的过程称为“动态刷新” 。 在充电过程中，存储单元不能被访问。 刷新由芯片内部自动操作，不需要寻址。 标准刷新时间间隔是64ms。,主讲：XX老师,26,第6章 内存系统故障维修,6.3 内存芯片工作原理,6.3.6 内存刷新工作原理 DRAM的读操作是一个放电过程，原本逻辑状态为“1”的电容在读取操作后，会因为放电而变为逻辑0。对数据进行重写由S-AMP（读出放大器）来完成。 写操作是一种充电过程。,主讲：XX老师,27,第6章 内存系统故障维修,6.4 内存主要技术性能,6.4.1 内存时钟周期 提高内存性能的方法：提高内存工作频率；减少各种内存操作中的延
12、迟。 内存有内部时钟和外部时钟。 DDR2内存采用了差分时钟技术。 DDR内存在时钟脉冲的上升沿和下降沿都可以传输数据。,主讲：XX老师,28,第6章 内存系统故障维修,6.4 内存主要技术性能,6.4.1 内存时钟周期 DDR2内存在100MHz的内部时钟频率下，外部时钟频率达到了200MHz，数据传输频率达到了400MHz。,主讲：XX老师,29,第6章 内存系统故障维修,6.4 内存主要技术性能,6.4.2 内存主要技术参数 tCK（时钟周期）：决定内存工作频率。 CL（列地址选通潜伏期）：决定列寻址到数据被读取所花费的时间。 tRCD（从行地址转换到列地址的延迟）：决定行寻址有效至读/
13、写命令列寻址之间的时间。 tRP（行预充电有效周期）：决定在同一L-Bank中不同工作行转换的时间。,主讲：XX老师,30,第6章 内存系统故障维修,6.4 内存主要技术性能,6.4.2 内存主要技术参数 内存延迟一般用“A-B-C”的形式表示，它们对应的参数是：CL-tRCD-tRP，如4-4-4。,主讲：XX老师,31,第6章 内存系统故障维修,6.4 内存主要技术性能,6.4.4 数据突发传输长度 突发：在同一行中相邻的存储单元连续进行数据传输的方式，连续传输的存储单元（列）数量就是突发长度（BL）。 内存突发长度BL一般为4或8。,主讲：XX老师,32,第6章 内存系统故障维修,6.4
14、 内存主要技术性能,6.4.4 数据突发传输长度,内存测试参数,主讲：XX老师,33,第6章 内存系统故障维修,6.5 内存条基本设计,6.5.1 内存条的类型 Unb-DIMM（无缓冲型双列直插式内存模组）：市场使用最多的内存条标准。,Unb-DIMM DDR3-2000台式机内存条,主讲：XX老师,34,第6章 内存系统故障维修,6.5 内存条基本设计,6.5.1 内存条的类型SO-DIMM（小外型内存模组）：笔记本微机使用。,SO-DIMM DDR2 2GB笔记本内存条,主讲：XX老师,35,第6章 内存系统故障维修,6.5 内存条基本设计,6.5.1 内存条的类型 Reg-DIMM（寄
15、存器型内存模组）：用于服务器，几乎都是ECC型。,ECC 芯片,DDR芯片,Reg芯片,SPD芯片,主讲：XX老师,36,第6章 内存系统故障维修,6.5 内存条基本设计,6.5.1 内存条的类型 在相同内存芯片容量下，位宽有多种不同设计方案。 内存芯片I/O位宽有4bit、8bit、16bit三种类型， P-Bank=16bit4片=64bit P-Bank=8bit8片=64bit P-Bank=4bit16片=64bit,主讲：XX老师,37,第6章 内存系统故障维修,6.6 内存条接口与信号,6.6.1 内存条接口形式 不同规格的DDR内存，断口位置不同。,主讲：XX老师,38,第6章
16、 内存系统故障维修,6.5 内存条基本设计,6.6.3 双通道内存技术 双通道内存主要依靠北桥芯片的控制技术，与内存本身无关。 双通道技术：北桥芯片可以在两个不同的数据通道上分别寻址和读写数据。 900系列、3系列、4系列芯片组支持DDR2双通道技术，5系列芯片组支持DDR3三通道技术。,主讲：XX老师,39,第6章 内存系统故障维修,6.7 内存故障分析与处理,6.7.1 内存常见故障现象,主讲：XX老师,40,第6章 内存系统故障维修,课程讨论,1. 如何提高内存的数据传输带宽。 2. 内存容量越大越好吗？ 3. 虚拟内存可以无限大吗。 4. 串行传输会成为今后内存的发展方向吗？ 5. 2条1GB内存和1条2GB的内哪样更快。 作业：6-2、6-5、6-7【本章结束】,主讲：XX老师,41,
