第五章内部存储器

null第五章 内部存储器第五章 内部存储器本章主要讲述内部存储器的功能、组成、半导体存储器的工作原理，并简要介绍PC机中常用的内存类型和内存管理方面的知识。 第五章 内部存储器第五章 内部存储器5.1 存储系统概述 5.2 内部存储器的作用及其分类 5.3 半导体存储器的组成及工作原理 5.4 内存的主流技术 5.5 内存条的结构和品牌介绍 5.1 存储系统概述5.1 存储系统概述 存储系统是计算机的重要组成部分,用来存储微型计算机工作时使用的信息（程序和数据）的部件，正是因为有了存储器，计算机才有信息记忆功能。 计算机的存储器可分为两大类： 内部存储器（简称内存或主存） 外部存储器（简称外存） 计算机工作时，一般先由只读存储器中的引导程序启动系统，再从外存中读取系统程序和应用程序送到内存中运行。 微机存储系统的层次结构 微机存储系统的层次结构 5.2 内部存储器的作用及其分类5.2 内部存储器的作用及其分类5.2.1 内存的主要作用 · 内存的作用是暂时存放正在执行的程序、原始 数据、中间结果和运算结果。 · 作为CPU运行程序的区域，配合CPU与外设打交 道 。5.2.2 内存的分类5.2.2 内存的分类ROM和RAMROM和RAM 按使用技术的不同，内存器件通常可分为 只读存储器ROM和随机存取存储器RAM两种。 ROM中写入输入的数据无法轻易改变，也不会在掉电是丢失，因此常用于存放系统启动程序和启动参数。 随机存取存储器RAM是一种易失性存储器，其中的存储的数据会在断电后丢失。和ROM相比，它具有擦写方便，速度快的特点，其读写操作也是均等、随意进行的，不比依赖专用工具和软件。5.2.3 内存的主要技术指标5.2.3 内存的主要技术指标存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量。 存取周期：存储器从接收读出命令到被读出信息稳定在MDR的输出端为止的时间间隔，称为取数时间TA；两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为存储周期TMC。 错误校验：内存常用的错误校验方式有Parity、ECC和SPD。 奇偶校验（Parity） ECC （Error Checking and Correcting）ECC的功能不但使内存具有数据检查的能力，而且使内存具备了数据错误修正的功能。 SPD(Serial Presence Detect串行存在探测)，SPD是1个8针的SOIC封装（3mm*4mm）256字节的EEPROM芯片，里面记录了诸如内存的速度、容量、电压与行、列地址带宽等参数信息。当开机时PC的BIOS将自动读取SPD中记录的信息。 5.3 内存的组成和工作原理 5.3 内存的组成和工作原理 ⑴ 存储体 2k个存储单元（n位）组成， 全部存储单元统一编号。 ⑵ 地址寄存器AR ⑶ 地址译码器 ⑷ 数据寄存器DR ⑸ 读/写电路 ⑹ 控制逻辑电路 使内存在严格的时序逻辑中执行 读或写操作。存储体存储体 每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据。 存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量 ＝2M×N ＝存储单元数×存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N ：芯片的数据线根数 32K×8的SRAM芯片6225632K×8的SRAM芯片62256地址译码电路地址译码电路5.4.1 SDRAM 5.4.1 SDRAM SDRAM（Synchronous DRAM）的中文名字是“同步动态随机存储器”，这就是著名的PC100和PC133规范所广泛使用的内存类型，它的带宽为64bit，3.3 V电压，目前产品的最高速度可达5ns。它是与CPU使用相同的时钟频率进行数据交换，它的工作频率是与CPU的外频同步的，不存在延迟或等待时间。 　　 5.4.2 Rambus内存 5.4.2 Rambus内存 Rambus内存，也就是RDRAM内存， Direct Rambus DRAM（DRDRAM）“接口动态随机存储器”，是由美国Rambus公司研发的高速DRAM技术。它将RISC（精简指令集）引入其中，依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量。它具有相对SDRAM较高的工作频率（不低于300MHz），但其数据通道接口带宽较低，只有16bit，当工作时钟为400MHz时，Rambus利用时钟的上沿和下沿分别传输数据，因此它的数据传输率能达到400x16x2/8=1.6GB/S，若是两个通道，就是3.2GB/S。 null 从技术上看，RDRAM是一种比较先进的内存，但由于工艺复杂，Rambus公司还要收取相应的权利金，导致产品价格过高，最终未能获得厂商的支持，没有流行起来。 其它产商根据RDRAM双向脉冲的特点，提出了现在主流的DDR SDRAM。5.4.3 DDR SDRAM内存 5.4.3 DDR SDRAM内存 　　DDR SDRAM（Dual date rate SDRSM）：又简称DDR，是“双倍速率SDRAM”的意思，由于它可以在时钟触发沿的上、下沿都能进行数据传输，所以即使在133MHz的总线频率下的带宽也能达到2.128GB/S。DDR不支持3.3V电压的LVTTL，而是支持2.5V的SSTL2标准。它仍然可以沿用现有SDRAM的生产体系，制造成本比SDRAM略高一些（约为10%左右），但仍要远小于RAMBUS的价格。 DDR2DDR2 DDR2内存的基本根本工作原理类似于DDR SDRAM。DDR SDRAM每个时钟周期内可能通过总线传输两次数据，而DDR2 SDRAM则可以传统4次数据。DDR2使用一样的内存cell，但是使用多路技术使得带宽加倍。DDR2的工作电压从DDR的2.5伏降到1.8伏，具有更快的速度和更低的功耗。5.4.4 几种常见内存带宽比较 5.4.4 几种常见内存带宽比较 5.4.5 两种内存接口类型 5.4.5 两种内存接口类型 SIMM和DIMM是最常用内存接口类型。 　　 SIMM是Single-In Line Memory Medule的简写，即单边接触内存模组，这是5X86及其较早的PC机中常用的内存接口方式。 　　DIMM是英语“Dual In－Line Memory Module”的缩写，双边接触内存模组。也就是说这种类型接口内存的插板两边都有数据接口触片，这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中，通常为84针，由于是双边的，所以共有84×2=168线接触，所以人们常把这种内存称为168线内存。 5.5 有关内存的规范及参数5.5 有关内存的规范及参数 “PC—×××”的含义 在SDRAM和RDRAM内存条的技术规范中，“PC—×××”中的“×××”代内存条正常运行的工作频率。例如SDRAM内存有“PC—100”或“PC—133”等，RDRAM内存条则有“PC—600”或“PC—800”等。 　 DDR SDRAM型内存技术规范中的“×××”含义与SDRAM和RDRAM不同，它代表DDR SDRAM内存所能达到的数据传输最高速率，例如符合“PC—1600”规范的DDR SDRAM（DDR200芯片）内存条数据传输最高速率为1.6GB。 　　null DDR开始出现的时候有两个主要版本，就是DDR200和DDR266，和DDR333被称为PC2700一样，这两种规格的DDR内存被称为PC1600和PC2100。实际上，这三种规格的DDR内存其时钟频率分别为100MHz、133MHz和166MHz。那么这三种规格在理论上就等效于200MHz、266MHz、333MHz了，这便是第一种称呼的命名规则。 这种规则和从SDRAM的PC66、PC100到PC133的命名规则一脉相承，所以很好理解。但是当时DDR的对手是RDRAM，RDRAM的命名方式是PC600、PC700和PC800，因此这样看来DDR的速度似乎慢了许多，为了挽回在命名上的“劣势”，便启用了PC1600和PC2100这一套命名系统。所以，第一套命名系统是用有效的数据传输时钟来称呼，而第二套系统则是使用实际的峰值数据传输速率来计量的。以PC2100为例，其转换关系是：133MHz×2×(64bit/8)=2128MB/s有关内存的规范及参数有关内存的规范及参数 内存条的数据位 　　 内存条的数据位数是指内存条“金手指”所同时联接的数据总线位数，例如常用的168和184线内存条的数据位宽度都是64位，而586级电脑CPU和内存之间交换数据的数据总线也是64位（不包括ECC校验位），因此电脑使用168或184线的DIMM内存条时可以只装一根，如果使用数据位只有32位的SIMM（72线）内存条时就必须同时安装两根才能使电脑正常工作。 　　RIMM（Rambus DRAM）内存条的数据位只有16位，工作方式与传统的SIMM和DIMM内存不同。使用RIMM内存时主板上内存插槽不能有空槽，如果内存条不够需加装无内存芯片的替代条。 有关内存的规范及参数有关内存的规范及参数“CAS Latency”参数 　　在SDRAM内存条中还有一个“CAS Latency”参数，它表示电脑对内存发出相关列地址的寻址信号后还需等待多长时间（用工作时钟频率的周期作单位）才能读出数据，因此CAS Latency周期数越少越好。CAS Latency根据具体内存条的技术规范而定，例如按技术规范要求PC－133内存条的“CAS Latency”应该≤3，如果实际使用时可在“CMOS”将内存条的“CAS Latency”设为“2”的前提下正常运行则表明该内存条质量不错、超频性能好。内存条的结构内存条的结构 内存条由内存芯片、SPD（系列参数预置检测）芯片、少量电阻等辅助元件以及印刷电路板（PCB）组装而成。 　　　 　　 内存芯片内存芯片 内存芯片俗称内存颗粒，内存芯片是内存条的关键元件，它的性能决定了内存条的性能。芯片类型取决于内存芯片的工作方式，常用的内存芯片类型有以下几种： EDO DRAM SDRAM-明日黄花 RDRAM-昔日贵族　　 DDR SDRAM-中流砥柱 　　　　 内存上应注意的工艺内存上应注意的工艺内存芯片 PCB印刷电路板-通常采用电气性能更加稳定的6层PCB。 金手指-实际上是在一层铜皮上通过特殊工艺再覆上一层金，利用金的不易氧化的特性是铜具有更强的导电性。 SPD-具有8个针脚的芯片，容量为256字节。存储为内存预设的参数，以便主板BIOS识别内存的信息。主要内存品牌介绍主要内存品牌介绍 内存品牌主要有Kingston（金士顿）、Kingmax（胜创）、现代（Hynix）、Apacer（宇瞻）、Geil （金邦）等。 Kingston金士顿内存却一直是知名度最广大的品牌内存厂商。长久以来，金士顿在内存技术上一直领先，在市场中更是势如破竹。不论从市场还是技术的角度上来看，Kingston都是当之无愧的普通消费者心目中的王者。从绝大多数用户和广大媒体的口碑来看，Kingston DDR400内存无疑为用户的首选。其能提供良好的兼容性、稳定性与超频性能，在市场中独占鳌头。 主要内存品牌介绍主要内存品牌介绍2. Apacer宇瞻内存的前身是acer宏基内存，而比Kingston便宜几十元的差价无疑提供了极为出色的性价比。由于市场推广的原因，宇瞻内存虽然性能强大但市场认知度始终一般。众多菜鸟级的消费者宁愿选择HY杂牌也不愿意选择性价比更为出色的Apacer，似乎有些无奈。 独特的TinyBGA封装是Kingmax内存标志。与传统的TSOP封装相比，T－BGA封装有更好的电器性能，可以应付更高的运行频率。兼容性一直是Kingmax的诟病。 GEIL金邦千禧条 独特的TinyBGA封装是Kingmax的一大特色 独特的TinyBGA封装是Kingmax的一大特色