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2017年11月25日 星期六

丁酉(鸡)年十月初八

内存
内存

内存简单的说就是存储程序以及数据的地方,可以分为物理内存虚拟内存,通常我们所所的都是指机器的物理内存,当物理RAM满时(实际上,在RAM满之前),计算机就会用硬盘空间做内存来弥补计算机RAM空间的缺乏。虚拟内存就在硬盘上创建了。

内存 - 概念 [回目录]

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),辅助存储器又称外存储器(简称外存)。外存通常是磁性介质或光盘,像硬盘软盘,磁带,CD等,能长期保存信息,并且不依赖于电来保存信息,但是由机械部件带动,速度与CPU相比就显得慢的多。内存指的就是主板上的存储部件,是CPU直接与之沟通,并用其存储数据的部件,存放当前正在使用的(即执行中)的数据程序,它的物理实质就是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路,内存只用于暂时存放程序和数据,一旦关闭电源或发生断电,其中的程序和数据就会丢失。

内存 - 历史 [回目录]

(图)内存内存

随着电脑数据总线宽度的增加,电脑对内存数据线的宽度要求也不断提高。内存数据线的宽度从早期的1bit提高到4bit、8bit、32bit和目前的64bit。内存接插形式也经历了DIP内存、SIMM内存和DIMM内存时代。

1、DIP内存 DIP内存即普通双列直插内存芯片,主要应用于数据宽度为8bit的Apple机、PC机、PC/XT机时代。DIP内存直接焊接在主板上或插在主板的DIP插座上,早期的DIP仅有1bit数据,需以9片为一组安装,其中8片为数据位,一片为校验位。

2、SIMM内存 SIMM(Single-InLineMemoryModule),单边接插内存模块。SIMM内存是一条焊有多片内存芯片的印刷电路板,插在主板内存插槽中,它分30线SIMM和72线SIMM两种类型。 30线SIMM内存条诞生于286时代,有8bit数据位(部分另加有1位校验位)。对16bit数据总线的286、386SX主板均以两条为一组安装,对32bit数据总线的386DX、486主板则需以四条为一组安装,30线内存条常见容量有256KB、1MB和4MB。 72线SIMM内存条诞生于486时代后期,有32bit数据位。对32bit数据总线的486主板,可以一条为一组安装;对有64bit内存数据总线的586主板,需以二条为一组安装。72线内存条常容量有4MB、8MB、16MB和32MB。

3、DIMM内存 DIMM(DualIn-LineMemoryModule)双边接插内存模块。主板上的DIMM内存插槽两边均有金属引脚线,每边84线双边共有84*2=168条引脚,故而常称其为168线内存条。 168线DIMM内存条有64bit数据位,在586级主板上安装一条即能工作。目前大多主板均采用DIMM内存条。168线内存条的常见容量有32MB、64MB、128MB。

技术的发展历程
作为电脑主存储器的DRAM存储器问世以来,存储器制造技术也不断在提高,先后出现了FPMDRAM、EDODRAM、BEDODRAM、SDRAM、DDRDRAM、RambusDRAM等多种存储器,主要技术向高集成度、高速度、高性能方向发展。

FPMDRAM:又叫快页内存,是传统DRAM的改进型产品,在Intel286、386时代很流行。其主要特点是采用了不同于早期DRAM的列地址读出方式,以30pin的FPMDRAM为例,每秒刷新率可以达到几百次,在当时是非常惊人的,从而提高了内存的传输速率。但由于FPMDRAM使用了同一电路来存取数据的方式,因此也带来一些弊端,例如FPMDRAM在存取时间上会有一定的时间间隔,而且在FPMDRAM中,由于存储地址空间是按页排列的,因此当访问到某一页面后,再切换到另一页面会占用额外的时钟周期。

在Intel286、386时代,我们常常可以看到一块PCB电路板上有着2至3枚双排针脚的内存芯片,容量只有1MB或2MB,因此可以说早期的FPM内存容量是非常低的,这样的容量摆到现在看来,几乎是不可想象的,但当时就是这样,能有4MB内存的电脑已是极高的配置了。进入Intel486时代以后,电脑的各个部分也都在飞速发展着,从电脑内部总线到操作系统没有一处不在发生着变化。至此大容量内存的发展由此进入快车道。新的FPMDRAM内存开始采用72pin接口,由4/8颗内存芯片组成的4MB、8MB、16MB容量内存条逐渐大量面世,到了后期,32MB内存也渐露身影,按理说72pinSIMMFPM是32bit产品,比30pinSIMMFPM性能更好些,但当时72pinSIMMFPM价格相对较高,个人用户考虑价格问题减缓了新品的推广。至此,内存的类型也开始发生新的变化。

EDODRAM:一种被称为EDO的采用新的寻址方式的内存开始流行。EDO内存(ExtendedDAtaOut)也称“扩展数据输出内存”。它的工作原理基本与FPMDRAM类似,取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔,可在把数据发给CPU的同时去访问下一个页面,故而速度要比普通的DRAM快出15%~30%。EDODRAM的工作电压是5V,带宽32bit,其接口方式多为72pin的SIMM类型,但也有168pin的DIMM类型。由于Pentium及其以上级别系统的数据总线宽度都是64bit的,所以EDODRAM与FPMDRAM都必须以一对一组的形式同时安装,共同组成一个Bank。486后期的有些主板和大多586主板均支持EDODRAM。除了速度快、主板支持率高的特点外,EDODRAM在制造上只是在原来DRAM基础上增加了少量EDO逻辑电路,因此成本与FPMDRAM相差不大,于是EDODRAM一上市就得到了很好的推广,直到更高性能的SDRAM出现之后,EDODRAM才退出市场。


SD内存
SDRAM:当个人电脑进入IntelPentium时代后,SDRAM开始为大家所熟悉了,并一直流行到至今。SD(SynchronousDynamic)RAM也称为“同步动态内存”,都是168线的,带宽为64bit,工作电压为3.3V,目前最快的速度可达6ns。它的工作原理是将RAM与CPU以相同的时钟频率进行控制,使RAM和CPU的外频同步,彻底取消等待时间,所以它的数据传输速度比EDORAM又至少快了13%。采用64bit的数据宽,所以只需一根内存条就可以安装使用。

对SDRAM的支持是从Intel的VX控制芯片组开始的。VX芯片组集成了许多新的功能,其中包括支持168pin的SDRAM,在VX主板中,我们一般可以看到有四根可插72pin内存的SIMM内存插槽,此外还有一根可以插168pin的DIMM内存插槽,这也说明VX控制芯片是初次尝试支持SDRAM,不过VX控制芯片只是过渡时期的产品,真正能够完美支持SDRAM的是后来Intel发布的TX控制芯片,再来看TX主板,一般SIMM已被缩减至一组,甚至没有,而DIMM都有二根甚至三根。

在当前,因为CPU的超频是很多人的共同话题,在经过CPU的再三发展后,外频的概念慢慢地被建立起来。内存与CPU是有着极强联系的,CPU的外频有了66MHz、100MHz等,于是内存的工作时钟也被确立起来。因为,内存需要工作在CPU的外频下,所以也就有了所谓的PC66、PC100等内存规范,甚至到后来的PC133规范。因为主频越高,工作的速度也就越快,所以SDRAM相对于EDO等各型内存,其存取周期所花的时间大大缩短,常见的一般有10ns、8ns、7ns等。在CPU被超频的同时,我们还接触到了一个CL问题。CL是CASLatency的简称,CAS是指内存在存取数据的延迟时间,那么这个数据就代表着内存的反应速度。一般在主板的BIOS中,我们可以看到CL参数的调协,选项有2或3,数字小代表内存的反应速度较快,可以快速响应CPU给予的指令,并在高速下作。这也是衡量SDRAM优劣与否的重要标志之一。

随着内存的进一步规范,我们可以看到在SDRAM内存条上有一个极小的芯片,一般以内存右下或右上的位置。这块极小的芯片被称为SPD。这块SPD其实就是一块2K的EPROM,它是在内存出厂时,由厂家将该内存的性能指标写入其中,用户在使用中,由主板将其内容读出,并在BIOS中内存类型为Auto的条件上,按SPD的内容来调整工作参数,以加强系统稳定性。

DDRDRAM:DDR(DoubleDataRateDRAM),双速率DRAM是DRAM技术的延续,与DRAM的主要区别是DDRDRAM能利用时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,因此不需提高工作频率就能成倍提高DRAM的速度,而且制成本并不高。此技术可应用于SDRAM和SGRAM,使得实际带宽增加了两倍。就实际功能来看,在100MHz下DDRSDRAM的理论带宽甚至可以达到1.66GB/s,在133MHz下可达到2.1GB/s,200MHz更可达到3.2GB/s。可以看到DDRDRAM在未来的高速PC系统和服务器中有着极大的应用前景。目前威盛和其它一些内存厂商正大力推广DDRSDRAM,欲使其成为下一代内存主流。AMD、VIA等厂商也在探讨其下一代主板芯片组中应用DDRSDRAM的可能性。

DDR内存现在渐渐成为内存市场中新的宠儿,因其合理的性价比从其诞生以来一直受到人们热烈的期望,希望这一新的内存产品全面提升系统的处理速度和带宽,就连对Rambus抱有无限希望的Intel公司也向外界宣布将以最快的速度生产支持DDR内存的新一代P4系统。不难看出,DDR真的是大势所趋。近来市场上已闻诸多厂商开始陆续推出自己的DDR内存产品,国际上少数内存生产商之一的金士顿公司(Kingston)其实在去年年底就已完成了批量生产DDR内存的生产线的建设,现在金士顿公司(Kingston)已准备开始向全球接受订单开始大量供货了。那么究竟什么是DDR内存呢?其技术优势又在何处呢?请让我们先了解一下这样新的事物。 DDR是DoubleDataRateSDRAM的缩写(双倍数据速率)。DDRSDRAM内存技术是从主流的PC66,PC100,PC133SDRAM技术发展而来。这一新技术使新一代的高性能计算机系统成为可能,包括台式机、工作站、服务器、便携式,也包括新的通信产品,如路由器。DDR内存目前被广泛应用于高性能图形适配器

DDRDIMMs与SDRAMDIMMs的物理元数相同,但两侧的线数不同,DDR应用184pins,而SDRAM则应用168pins。因此,DDR内存不向后兼容SDRAM,要求专为DDR设计的主板与系统。 DDR内存技术是成熟的PC100和PC133SDRAM技术的革命性进步。DDR内存芯片由半导体制造商用现有的晶圆片,程序及测试设备生产,从而降低了内存芯片的成本。Kingston能够利用其现有的制造与测试设备在全球范围内提供DDR模块。主要的技术及芯片公司,包括Intel,AMD,ViaTechnology,AcerLabs(Ali),SiliconIntegratedSystems(SiS),nVidia,ATI,及ServerWorks都已宣布支持DDR内存。主板及系统支持DDR内存在2000的Q4中已获引进,在2001年将被大量采用。 DDRDIMM的规范由JEDEC定案。JEDEC是电子行业联盟的半导体工业标准化组织。大约300家会员公司提交行业中每一环节的标准,积极合作来发展符合行业需求的标准体系。Kingston是JEDEC的长期会员,并且是JEDEC的理事会成员。

内存 - 适用类型 [回目录]

根据内存条所应用的主机不同,内存产品也各自不同的特点。

(图)台式机内存台式机内存

1、台式机内存是 DIY 市场内最为普遍的内存,价格也相对便宜。笔记本内存则对尺寸、稳定性、散热性方面有一定的要求,价格要高于台式机内存。而应用于服务器的内存,则对稳定性以及内存纠错功能要求严格,同样稳定性也是着重强调的。

2、笔记本内存,就是应用于笔记本电脑的内存产品。笔记

本内存只是使用的环境与台式机内存不同,在工作原理方面,并没有什么区别。只是因为笔记本电脑对内存的稳定性、体积、散热性方面的需求,笔记本内存在这几方面要优于台式机内存,价格方面也要高于台式机内存。

笔记本诞生于台式机的 486 年代,在那个时代的笔记本电脑,所采用的内存各不相同,各种品牌的机型,使用的内存千奇百怪,甚至同一机型的不同批次也有不同的内存,规

(图)笔记本内存笔记本内存

格极其复杂,有的机器甚至使用 PCMICA 闪存卡来做内存。进入到台式机的 586 时代,笔记本厂商开始推广 72 针的 SO DIMM 标准笔记本内存,而市场上还同时存在着多种规格的笔记本内存,诸如:72 针 5 伏的 FPM;72 针 5 伏的 EDO;72 针 3.3 伏的 FPM;72 针 3.3 伏的 EDO。此几种类型的笔记本内存都已成为“古董”级的宝贝,早已在市场内消失了。在进入到“奔腾”时代,144 针的 3.3 伏的 EDO 是标准笔记本内存。在往后,随着台式机内存中 SDRAM 的普及,笔记本内存也出现了 144 针的 SDRAM。现在,DDR 的笔记本内存也在市面中较为普遍了,而在一些轻薄笔记本内,还有些机型使用与普通机型不同的 Micro DIMM 接口内存。

对于多数的笔记本电脑,都并没有配备单独的显存,而是采用内存共享的形式,内存要同时负担内存和显存的存储作用。因此,内存对于笔记本电脑性能的影响很大。

3、服务器是企业信息系统的核心,因此对内存的可靠性非常敏感。服务器上运行着企业的关键业务,内存错误,可能造成服务器错误并使数据永久丢失。因此,服务器内存在可靠性方面的要求很高,所以服务器内存大多都带有 Buffer(缓存器)、Register(寄存器)、ECC(错误纠正代码),以保证把错误发生的可能性降到最低。服务器内存具有普通 PC 内存所不具备的高性能、高兼容性和高可靠性。

(图)服务器内存服务器内存

内存 - 主频 [回目录]

内存主频和 CPU 主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以 MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高,在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。

目前,市面上已推出的内存产品中,最高能达到 560MHz 的主频,而较为主流的是 333MHz 和 400MHz 的 DDR 内存。

大家知道,计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度,在石英晶片上加上电压,其就以正弦波的形式震动起来,这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流形式表现出来,这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器,因此,内存工作时的时钟信号,是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的。也就是说,内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。

一般情况下,内存的工作频率是和主板的外频相一致的。通过主板调节 CPU 的外频,也就调整了内存的实际工作频率。

内存工作时,有两种工作模式:

一种是同步工作模式。此模式下,内存的实际工作频率与 CPU 外频一致,这是大部分主板所采用的默认内存工作模式。

另外一种是异步工作模式。这样,允许内存的工作频率与 CPU 外频可存在一定差异。它可以让内存工作在高出或低于系统总线速度 33MHz,又或者让内存和外频以 3:4、4:5 等特定比例的频率上。利用异步工作模式技术,就可以避免以往超频而导致的内存瓶颈问题。

举个例子:一块 845E 的主板,最大只能支持 DDR266 内存,其主频是 266MHz,这是 DDR 内存的等效频率,其实际工作频率是 133MHz。在正常情况下(不进行超频),该主板上内存工作频率最高可以设置到 DDR266 的模式。但如果主板支持内存异步功能,那么就可以采用内存、外频频率以 5:4 的比例模式下工作。这样,内存的工作频率就可以达到 166MHz,此时主板就可以支持 DDR333(等效频率 333MHz,实际频率 166MHz)了。

目前的主板芯片组,几乎都支持内存异步。英特尔公司从 810 系列,到目前较新的 875 系列都支持,而威盛公司则从 693 芯片组以后,全部都提供了此功能。

内存 - 传输类型 [回目录]

(图)内存内存

传输类型,是指内存所采用的内存类型。不同类型的内存,传输类型各有差异,在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面,都有不同。目前,市场中主要有的内存类型有 SDRAM、DDR SDRAM 和 RDRAM 三种。其中,DDR SDRAM 内存占据了市场的主流,而 SDRAM 内存规格已不再发展,处于被淘汰的行列。RDRAM 则始终未成为市场的主流,只有部分芯片组支持,而这些芯片组也逐渐退出了市场,RDRAM 前景并不被看好。

1) SDRAM

SDRAM,即 Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是 PC 电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天,SDRAM 仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。

SDRAM 内存又分为 PC66、PC100、PC133 等不同规格,而规格后面的数字,就代表着该内存最大所能正常工作的系统总线速度,如 PC100,那就说明此内存可以在系统总线为 100MHz 的电脑中同步工作。

与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM 采用 3.3 伏工作电压,168Pin 的 DIMM 接口,带宽为 64 位。SDRAM 不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。

2) DDR

严格的说,DDR 应该叫 DDR SDRAM,人们习惯称为 DDR。部分初学者也常看到 DDR SDRAM,就认为是 SDRAM。DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM 的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。

DDR 内存是在 SDRAM 内存的基础上发展而来的,仍然沿用 SDRAM 生产体系。因此,对于内存厂商而言,只需对制造普通 SDRAM 的设备稍加改进,即可实现 DDR 内存的生产,可有效的降低成本。

SDRAM 在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而 DDR 内存则是一个时钟周期内传输两次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。因此,称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR 内存可以在与 SDRAM 相同的总线频率下,达到更高的数据传输率。

与 SDRAM 相比,DDR 运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据输送和输出的主要步骤,既独立执行,又保持与 CPU 完全同步。DDR 使用了 DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每 16 次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDR 本质上不需要提高时钟频率,就能加倍提高 SDRAM 的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准 SDRA 的两倍。

从外形体积上看,DDR 与 SDRAM 相比差别并不大。他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但 DDR 为 184 针脚,比 SDRAM 多出了 16 个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR 内存采用的是支持 2.5V 电压的 SSTL2 标准,而不是 SDRAM 使用的 3.3V 电压的 LVTTL 标准。

3) RDRAM

RDRAM(Rambus DRAM)是美国的 RAMBUS 公司开发的一种内存。与 DDR 和 SDRAM 不同,它采用了串行的数据传输模式。在推出时,因为其彻底改变了内存的传输模式,无法保证与原有的制造工艺相兼容,而且内存厂商要生产 RDRAM,还必须要加纳一定专利费用,再加上其本身制造成本,就导致了 RDRAM 从一问世就高昂的价格,让普通用户无法接收。而同时期的 DDR 则能以较低的价格,不错的性能,逐渐成为主流,虽然 RDRAM 曾受到英特尔公司的大力支持,但始终没有成为主流。

RDRAM 的数据存储位宽是 16 位,远低于 DDR 和 SDRAM 的 64 位。但在频率方面,则远远高于二者,可以达到 400MHz 乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,内存带宽能达到 1.6Gbyte/s。

普通的 DRAM 行缓冲器的信息,在写回存储器后便不再保留,而 RDRAM 则具有继续保持这一信息的特性,于是在进行存储器访问时,如行缓冲器中已经有目标数据,则可利用,因而实现了高速访问。另外,其可把数据集中起来,以分组的形式传送。所以,只要最初用 24 个时钟,以后便可每 1 时钟读出 1 个字节。一次访问所能读出的数据长度,可以达到 256 字节。

4) DDR2

DDR2(Double Data Rate 2)SDRAM,是由 JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代 DDR 内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但 DDR2 内存却拥有两倍于上一代 DDR 内存预读取能力(即:4bit 数据读预取)。换句话说,DDR2 内存每个时钟能够以 4 倍于外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线 4 倍的速度运行。

(图)内存DDR 和 DDR2 技术对比的数据

此外,由于 DDR2 标准规定所有 DDR2 内存均采用 FBGA 封装形式,而不同于目前广泛应用的 TSOP/TSOP-II 封装形式,FBGA 封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为 DDR2 内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起 DDR 的发展历程,从第一代应用到个人电脑的 DDR200,经过 DDR266、DDR333 到今天的双通道DDR400 技术,第一代 DDR 的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度。随着 Intel 最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的 DDR2 内存将是大势所趋。

DDR2 与 DDR 的区别:在了解 DDR2 内存诸多新技术前,先让我们看一组 DDR 和 DDR2 技术对比的数据。

1、延迟问题:

从上表可以看出,在同等核心频率下,DDR2 的实际工作频率是 DDR 的两倍。这得益于 DDR2 内存拥有两倍于标准 DDR 内存的 4BIT 预读取能力。换句话说,虽然 DDR2 和 DDR 一样,都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式,但 DDR2 拥有两倍于 DDR 的预读取系统命令数据的能力。也就是说,在同样 100MHz 的工作频率下,DDR 的实际频率为 200MHz,而 DDR2 则可以达到 400MHz。

这样,也就出现了另一个问题:在同等工作频率的 DDR 和 DDR2 内存中,后者的内存延时要慢于前者。举例来说,DDR 200 和 DDR2-400 具有相同的延迟,而后者具有高一倍的带宽。实际上,DDR2-400 和 DDR 400 具有相同的带宽,它们都是 3.2GB/s,但是 DDR-400 的核心工作频率是 200MHz,而 DDR2-400 的核心工作频率是 100MHz,也就是说 DDR2-400 的延迟要高于 DDR-400。

2、封装和发热量:

DDR2 内存技术最大的突破点,其实不在于用户们所认为的两倍于 DDR 的传输能力,而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下,DDR2 可以获得更快的频率提升,突破标准 DDR 的 400MHZ 限制。

DDR 内存通常采用 TSOP 芯片封装形式,这种封装形式可以很好的工作在 200MHz 上。当频率更高时,它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容,这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是 DDR 的核心频率很难突破 275MHZ 的原因。而 DDR2 内存均采用 FBGA 封装形式。不同于目前广泛应用的 TSOP 封装形式,FBGA 封装提供了更好的电气性能与散热性,为 DDR2 内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。

DDR2 内存采用 1.8V 电压,相对于 DDR 标准的 2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小功耗与更小发热量,这一点的变化是意义重大的。

3、DDR2 采用的新技术:

除了以上所说的区别外,DDR2 还引入了三项新的技术,它们是 OCD、ODT 和 Post CAS。

1) OCD(Off-Chip Driver):也就是所谓的离线驱动调整。DDR II 通过 OCD 可以提高信号的完整性。DDR II 通过调整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的电阻值,使两者电压相等。使用 OCD 通过减少 DQ-DQS 的倾斜,来提高信号的完整性;通过控制电压来提高信号品质。

2) ODT:ODT 是内建核心的终结电阻器。我们知道使用 DDR SDRAM 的主板上面,为了防止数据线终端反射信号,需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小,决定了数据线的信号比和反射率。终结电阻小,则数据线信号反射低,但信噪比也较低;终结电阻高,则数据线的信噪比高,但信号反射也会增加。因此,主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。DDR2 可以根据自已的特点,内建合适的终结电阻。这样,可以保证最佳的信号波形。使用 DDR2 不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是 DDR 不能比拟的。

3) Post CAS:它是为了提高 DDR II 内存的利用效率而设定的。在 Post CAS 操作中,CAS 信号(读写/命令)能够被插到 RAS 信号后面的一个时钟周期,CAS 命令可以在附加延迟(Additive Latency)后面保持有效。原来的 tRCD(RAS 到 CAS 和延迟)被 AL(Additive Latency)所取代,AL 可以在 0,1,2,3,4 中进行设置。由于 CAS 信号放在了 RAS 信号后面一个时钟周期,因此,ACT 和 CAS 信号永远也不会产生碰撞冲突。

总的来说,DDR2 采用了诸多的新技术,改善了 DDR 的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢等诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决。

内存 - 接口类型 [回目录]

(图)金手指内存金手指内存

接口类型,是根据内存条金手指上导电触片的数量来划分的。金手指上的导电触片,也习惯称为针脚数(Pin)。因为不同的内存采用的接口类型各不相同,而每种接口类型所采用的针脚数各不相同。笔记本内存一般采用 144Pin、200Pin 接口;台式机内存则基本使用 168Pin 和 184Pin 接口。对应于内存所采用的不同针脚数,内存插槽类型也各不相同。目前,台式机系统主要有 SIMM、DIMM 和 RIMM 三种类型的内存插槽,而笔记本内存插槽则是在 SIMM 和 DIMM 插槽基础上发展而来,基本原理并没有变化,只是在针脚数上略有改变。

1、金手指

金手指(connecting finger)是内存条上与内存插槽之间的连接部件,所有的信号都是通过金手指进行传送的。金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。金手指实际上是在覆铜板上通过特殊工艺再覆上一层金,因为金的抗氧化性极强,而且传导性也很强。不过,因为金昂贵的价格,目前较多的内存都采用镀锡来代替。从上个世纪 90 年代开始,锡材料就开始普及,目前主板、内存和显卡等设备的“金手指”,几乎都是采用的锡材料,只有部分高性能服务器/工作站的配件接触点,才会继续采用镀金的做法,价格自然不菲。

内存处理单元的所有数据流、电子流,正是通过金手指与内存插槽的接触与 PC 系统进行交换,是内存的输出输入端口。因此,其制作工艺,对于内存连接显得相当重要。

2、内存插槽

最初的计算机系统,通过单独的芯片安装内存,那时内存芯片都采用 DIP(Dual ln-line Package,双列直插式封装)封装,DIP 芯片是通过安装在插在总线插槽里的内存卡与系统连接,此时还没有正式的内存插槽。DIP 芯片有个最大的问题,就在于安装起来很麻烦,而且随着时间的增加,由于系统温度的反复变化,它会逐渐从插槽里偏移出来。随着每日频繁的计算机启动和关闭,芯片不断被加热和冷却,慢慢地芯片会偏离出插槽。最终导致接触不好,产生内存错误。

早期还有另外一种方法,是把内存芯片直接焊接在主板或扩展卡里,这样有效避免了 DIP 芯片偏离的问题,但无法再对内存容量进行扩展,而且如果一个芯片发生损坏,整个系统都将不能使用,只能重新焊接一个芯片或更换包含坏芯片的主板。此种方法付出的代价较大,也极为不便。

对于内存存储器,大多数现代的系统,都已采用单列直插内存模块(Single Inline Memory Module,SIMM)或双列直插内存模块(Dual Inline Memory Module,DIMM)来替代单个内存芯片。这些小板卡插入到主板或内存卡上的特殊连接器里。

(图)SIMM 逐渐被 DIMM 技术取代SIMM 逐渐被 DIMM 技术取代

3、内存模块

1) SIMM

SIMM(Single Inline Memory Module,单列直插内存模块)。内存条通过金手指与主板连接,内存条正反两面都带有金手指。金手指可以在两面提供不同的信号,也可以提供相同的信号。SIMM 就是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构,它多用于早期的 FPM 和 EDD DRAM,最初一次只能传输 8bif 数据,后来逐渐发展出 16bit、32bit 的 SIMM 模组。其中,8bit 和 16bit SIMM 使用 30pin 接口,32bit 的则使用 72pin 接口。在内存发展进入 SDRAM 时代后,SIMM 逐渐被 DIMM 技术取代。

(图)内存内存

2) DIMM

DIMM(Dual Inline Memory Module,双列直插内存模块)。与 SIMM 相当类似,不同的只是 DIMM 的金手指两端,不像 SIMM 那样是互通的,它们各自独立传输信号。因此,可以满足更多数据信号的传送需要。同样采用 DIMM,SDRAM 的接口与 DDR 内存的接口也略有不同,SDRAM DIMM 为 168Pin DIMM 结构,金手指每面为 84Pin,金手指上有两个卡口,用来避免插入插槽时,错误将内存反向插入而导致烧毁;DDR DIMM 则采用 184Pin DIMM 结构,金手指每面有 92Pin,金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同,是二者最为明显的区别。DDR2 DIMM 为 240pin DIMM 结构,金手指每面有 120Pin,与 DDR DIMM 一样金手指一样,也只有一个卡口,但是卡口的位置与 DDR DIMM 稍微有一些不同。因此,DDR 内存是插不进 DDR2 DIMM 的,同理 DDR2 内存也是插不进 DDR DIMM 的。因此,在一些同时具有 DDR DIMM 和 DDR2 DIMM 的主板上,不会出现将内存插错插槽的问题。

(图)172Pin MicroDIMM 笔记本内存172Pin MicroDIMM 笔记本内存

不同针脚 DIMM 接口对比。为了满足笔记本电脑对内存尺寸的要求,SO-DIMM(Small Outline DIMM Module)也开发了出来,它的尺寸比标准的 DIMM 要小很多,而且引脚数也不相同。同样 SO-DIMM 也根据 SDRAM 和 DDR 内存规格不同而不同。SDRAM 的 SO-DIMM 只有 144pin 引脚,而 DDR 的 SO-DIMM 拥有 200pin 引脚。此外,笔记本内存还有 MicroDIMM 和 Mini Registered DIMM 两种接口。MicroDIMM 接口的 DDR 为 172pin,DDR2 为 214pin;Mini Registered DIMM 接口为 244pin,主要用于 DDR2 内存。

3) RIMM

RIMM(Rambus Inline Memory Module)是 Rambus 公司生产的 RDRAM 内存所采用的接口类型。RIMM 内存与 DIMM 的外型尺寸差不多,金手指同样也是双面的。RIMM 有也 184 Pin 的针脚,在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。RIMM 非 ECC 版有 16 位数据宽度,ECC 版则都是 18 位宽。由于 RDRAM 内存较高的价格,此类内存在 DIY 市场很少见到,RIMM 接口也就难得一见了。

(图)RDRAM 内存 RDRAM 内存

内存 - 容量 [回目录]

内存容量是指该内存条的存储容量,是内存条的关键性参数。内存容量以 MB 作为单位,可以简写为 M。内存的容量一般都是 2 的整次方倍,比如 64MB、128MB、256MB 等。一般而言,内存容量越大,越有利于系统的运行。目前台式机中主流采用的内存容量为 256MB 或 512MB,64MB、128MB 的内存已较少采用。

系统对内存的识别,是以Byte(字节)为单位,每个字节由 8 位二进制数组成,即 8bit(比特,也称“位”)。按照计算机的二进制方式,1Byte=8bit;1KB=1024Byte;1MB=1024KB;1GB=1024MB;1TB=1024GB。

系统中内存的数量,等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和。内存容量的上限,一般由主板芯片组和内存插槽决定。不同主板芯片组,可以支持的容量不同,比如 Inlel 的 810 和 815 系列芯片组,最高支持 512MB 内存,多余的部分无法识别。目前,多数芯片组可以支持到 2GB 以上的内存。此外,主板内存插槽的数量,也会对内存容量造成限制。比如,使用 128MB 一条的内存,主板由两个内存插槽,最高可以使用 256MB 内存。因此,在选择内存时,要考虑主板内存插槽数量,并且可能需要考虑将来有升级的余地。

内存 - 内存电压 [回目录]

内存正常工作,需要的一定的电压值。不同类型的内存,电压也不同,但各自均有自己的规格,超出其规格,容易造成内存损坏。SDRAM 内存一般工作电压都在 3.3 伏左右,上下浮动额度不超过 0.3 伏;DDR SDRAM 内存一般工作电压都在 2.5 伏左右,上下浮动额度不超过 0.2 伏;而 DDR2 SDRAM 内存的工作电压一般在 1.8V 左右。具体到每种品牌、每种型号的内存,则要看厂家了,但都会遵循 SDRAM 内存 3.3 伏、DDR SDRAM内存 2.5 伏、DDR2 SDRAM 内存 1.8 伏的基本要求,在允许的范围内浮动。

内存 - 颗粒封装 [回目录]

颗粒封装,其实就是内存芯片所采用的封装技术类型。封装就是将内存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气,都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术,在制造工序和工艺方面差异很大。封装后,对内存芯片自身性能的发挥,也起到至关重要的作用。

随着光电、微电制造工艺技术的飞速发展,电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的方向发展、因此,芯片元件的封装形式,也不断得到改进。芯片的封装技术,多种多样,有 DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP 等等,种类不下三十种,经历了从 DIP、TSOP 到 BGA 的发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革,性能日益先进,芯片面积与封装面积之比越来越接近,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,以及引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便。

(图)TSOP 封装内存TSOP 封装内存

1) DIP 封装

上个世纪的 70 年代,芯片封装基本都采用 DIP(Dual ln-line Package,双列直插式封装)封装,此封装形式在当时具有适合 PCB(印刷电路板)穿孔安装,布线和操作较为方便等特点。DIP 封装的结构形式,多种多样,包括多层陶瓷双列直插式 DIP,单层陶瓷双列直插式 DIP,引线框架式 DIP 等。但 DIP 封装形式的封装效率是很低的,其芯片面积和封装面积之比为 1:1.86。这样,封装产品的面积较大。内存条 PCB 板的面积是固定的,封装面积越大,在内存上安装芯片的数量就越少,内存条容量也就越小。同时,较大的封装面积,对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。理想状态下,芯片面积和封装面积之比为 1:1 将是最好的,但这是无法实现的,除非不进行封装。但随着封装技术的发展,这个比值日益接近,现在已经有了 1:1.14 的内存封装技术。

2) TSOP 封装

到了上个世纪 80 年代,内存第二代的封装技术 TSOP 出现,得到了业界广泛的认可,时至今日,仍旧是内存封装的主流技术。TSOP 是“Thin Small Outline Package”的缩写,意思是薄型小尺寸封装。TSOP 内存是在芯片的周围做出引脚,采用 SMT 技术(表面安装技术)直接附着在 PCB 板的表面。TSOP 封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动)减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。同时,TSOP 封装具有成品率高、价格便宜等优点,因此,得到了极为广泛的应用。

TSOP 封装方式中,内存芯片是通过芯片引脚焊接在 PCB 板上的,焊点和 PCB 板的接触面积较小,使得芯片向 PCB 传热就相对困难。而且 TSOP 封装方式的内存,在超过 150MHz 后,会产生较大的信号干扰和电磁干扰。

(图)BGA 封装内存
BGA 封装内存

3) BGA 封装

20 世纪 90 年代随着技术的进步,芯片集成度不断提高,I/O 引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要,BGA 封装开始被应用于生产。BGA 是英文 Ball Grid Array Package 的缩写,即球栅阵列封装。

采用 BGA 技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下,内存容量提高两到三倍,BGA 与 TSOP 相比,具有更小的体积,更好的散热性能和电性能。BGA 封装技术,使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用 BGA 封装技术的内存产品,在相同容量下,体积只有 TSOP 封装的三分之一。另外,与传统 TSOP 封装方式相比,BGA 封装方式有更加快速和有效的散热途径。

BGA 封装的 I/O 端子,以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA 技术的优点是,I/O 引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加,但 BGA 能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。

(图)TinyBGA 封装内存
TinyBGA 封装内存

说到 BGA 封装,就不能不提 Kingmax 公司的专利 TinyBGA 技术。TinyBGA 英文全称为 Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装),属于是 BGA 封装技术的一个分支。是 Kingmax 公司于 1998 年 8 月开发成功的。其芯片面积与封装面积之比,不小于 1:1.14,可以使内存在体积不变的情况下,内存容量提高 2~3 倍,与 TSOP 封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
采用 TinyBGA 封装技术的内存产品,在相同容量情况下,体积只有 TSOP 封装的 1/3。TSOP 封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而 TinyBGA 则是由芯片中心方向引出。这种方式,有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度,仅是传统的 TSOP 技术的 1/4。因此,信号的衰减也随之减少。这样,不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。采用 TinyBGA 封装芯片,可抗高达 300MHz 的外频,而采用传统 TSOP 封装技术,最高只可抗 150MHz 的外频。

TinyBGA 封装的内存,其厚度也更薄(封装高度小于 0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径,仅有 0.36mm。因此,TinyBGA 内存拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性极佳。

(图)CSP 封装内存
CSP 封装内存

4) CSP 封装

CSP(Chip Scale Package),是芯片级封装的意思。CSP 封装是最新一代的内存芯片封装技术,其技术性能又有了新的提升。CSP 封装可以让芯片面积与封装面积之比超过 1:1.14,已经相当接近 1:1 的理想情况,绝对尺寸也仅有 32 平方毫米,约为普通的 BGA 的 1/3,仅仅相当于 TSOP 内存芯片面积的 1/6。与 BGA 封装相比,同等空间下 CSP 封装,可以将存储容量提高三倍。

CSP 封装内存不但体积小,同时也更薄,其金属基板到散热体的最有效散热路径,仅有 0.2 毫米,大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性,线路阻抗显著减小,芯片速度也随之得到大幅度提高。

CSP 封装内存芯片的中心引脚形式,有效地缩短了信号的传导距离,其衰减随之减少,芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升,这也使得 CSP 的存取时间比 BGA 改善 15%-20%。在 CSP 的封装方式中,内存颗粒是通过一个个锡球焊接在 PCB 板上,由于焊点和 PCB 板的接触面积较大,所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到 PCB 板上并散发出去。CSP 封装可以从背面散热,且热效率良好,CSP 的热阻为 35℃/W,而 TSOP 热阻 40℃/W。

内存 - 传输标准 [回目录]

内存是计算机内部最为关键的部件之一,其有很严格的制造要求。而其中的传输标准,则代表着对内存速度方面的标准。不同类型的内存,无论是 SDRAM、DDR SDRAM,还是 RDRAM 都有不同的规格,每种规格的内存,在速度上是各不相同的。传输标准是内存的规范,只有完全符合该规范,才能说该内存采用了此传输标准。比如说传输标准 PC3200 内存,代表着此内存为工作频率 200MHz,等效频率为 400MHz 的 DDR 内存,也就是常说的 DDR-400。

传输标准是购买内存的首要选择条件之一,它代表着该内存的速度。目前市场中所有的内存传输标准,有 SDRAM 的 PC100、PC133;还有 DDR SDRAM 的 PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700;以及 RDRAM 的 PC600、PC800 和 PC1066 等。

1、SDRAM 传输标准

1) PC100

PC100 是由 JEDEC 和英特尔共同制订的一个 SDRAM 内存条的标准,符合该标准的内存都称为 PC100,其中的 100 代表该内存工作频率可达 100MHz。JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council),电子元件工业联合会。JEDEC 是由生产厂商们制定的国际性协议,主要为计算机内存制定。工业标准的内存,通常指的是符合 JEDEC 标准的一组内存。大多数人认为的 PC100 内存,就是该内存能正常工作在前端总线(FSB)100MHz 的系统中。其实 PC100 是一组很严格的规范,它包含有:内存时钟周期,在 100MHZ 外频工作时值为 10ns;存取时间小于 6ns;PCB 必须为六层板;内存上必须有 SPD 等多方面的规定。

PC100 中,还详细的规定了内存条上电路的各部分线长最大值与最小值;电路线宽与间距的精确规格;保证 6 层 PCB 板制作(分别为:信号层、电源层、信号层、基层、信号层),具备完整的电源层与地线层;具备每层电路板间距离的详细规格;精确符合发送、载入、终止等请求的时间;详细的 EEPROM 编程规格;详细的 SDRAM 组成规格;特殊的标记要求;电磁干扰抑制;可选镀金印刷电路板等等。由此可见,传输标准是一套相当复杂的内存标准,但具体的内存规范定义,我们没有必要去详细了解,只要了解内存符合这个规范,那么它的数据传输能到达多大,它所能提供的性能怎么样那就足够了。

从性能的角度来说,PC100 的内存在主板设置在 100MHZ 外频,且在主板的 BIOS 选项中 CL 设置为 2,此内存可以稳定的工作。

2) PC133

PC133 是威盛公司联合了三星、现代、日立、西门子、Micron 和 NEC 等数家著名 IT 厂商联合推出的内存标准,其中的 133 指的是该内存工作频率可达 133MHz。PC133 SDRAM 的数据传输速率,可以达到 1.06GB/s。

严格地说,PC133 和 PC100 内存在制造工艺上没有什么太大的不同,区别只是在制造 PC133 内存时多了一道“筛选”工序,把内存颗粒中外频超过 133 MHz 的挑选出来,焊接成高档一些的内存。

(图)内存DDR 传输标准

2、DDR 传输标准

PC1600 如果按照传统习惯传输标准的命名,PC1600(DDR200)应该是 PC200。在当时 DDR 内存正在与 RDRAM 内存进行下一代内存标准之争,此时的 RDRAM 按照频率命名,应该叫 PC600 和 PC800。这样,对于不是很了解的人来说,自然会认为 PC200 远远落后于 PC600,而 JEDEC 基于市场竞争的考虑,将 DDR 内存的命名规范进行了调整。传统习惯是按照内存工作频率来命名,而 DDR 内存则以内存传输速率命名。因此,才有了今天的 PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500 等。

PC1600 的实际工作频率是 100 MHz,而等效工作频率是 200 MHz,那么,它的数据传输率就为“数据传输率=频率*每次传输的数据位数”,也就是 200MHz*64bit=12800Mb/s,再除以 8 就换算为 MB 为单位,就是 1600MB/s,从而命名为 PC1600。

(图)内存DDR2 传输标准


3、DDR2 传输标准

DDR2 可以看作是 DDR 技术标准的一种升级和扩展。DDR 的核心频率与时钟频率相等,但数据频率为时钟频率的两倍,也就是说,在一个时钟周期内,必须传输两次数据。而 DDR2 采用“4 bit Prefetch(4 位预取)”机制,核心频率仅为时钟频率的一半,时钟频率再为数据频率的一半。这样,即使核心频率还在 200MHz,DDR2 内存的数据频率也能达到 800MHz,也就是所谓的 DDR2 800。

目前,已有的标准 DDR2 内存分为 DDR2 400 和 DDR2 533,今后还会有 DDR2 667 和 DDR2 800,其核心频率分别为 100MHz、133MHz、166MHz 和 200MHz,其总线频率(时钟频率)分别为 200MHz、266MHz、333MHz 和 400MHz,等效的数据传输频率分别为 400MHz、533MHz、667MHz 和 800MHz,其对应的内存传输带宽分别为 3.2GB/sec、4.3GB/sec、5.3GB/sec 和 6.4GB/sec,按照其内存传输带宽分别标注为 PC2 3200、PC2 4300、PC2 5300 和 PC2 6400。


4、RDRAM 传输标准

1) PC600

RDRAM 仍旧采用习惯的内存频率来命名。PC600 的工作频率为 300 MHz,而其也是时钟上升期和下降期都传输数据,因此其等效频率为 600 MHz,所以命名为 PC600。

2) PC800

PC800 的工作频率为 400 MHz,而其也是时钟上升期和下降期都传输数据,因此其等效频率为 800 MHz,所以命名为 PC800。

3) PC1066

PC1066 的工作频率为 533 MHz,而其也是时钟上升期和下降期都传输数据,因此其等效频率为 1066 MHz,所以命名为 PC1066。

内存 - 带宽 [回目录]

1.何谓内存带宽

从功能上理解,我们可以将内存看作是内存控制器(一般位于北桥芯片中)与CPU之间的桥梁或与仓库。显然,内存的容量决定“仓库”的大小,而内存的带宽决定“桥梁”的宽窄,两者缺一不可,这也就是我们常常说道的“内存容量”与“内存速度”。除了内存容量与内存速度,延时周期也是决定其性能的关键。当CPU需要内存中的数据时,它会发出一个由内存控制器所执行的要求,内存控制器接著将要求发送至内存,并在接收数据时向CPU报告整个周期(从CPU到内存控制器,内存再回到CPU)所需的时间。毫无疑问,缩短整个周期也是提高内存速度的关键,这就好比在桥梁上工作的警察,其指挥疏通能力也是决定通畅度的因素之一。更快速的内存技术对整体性能表现有重大的贡献,但是提高内存带宽只是解决方案的一部分,数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长,为此缓冲区被广泛应用。其实,所谓的缓冲器就是CPU中的一级缓存与二级缓存,它们是内存这座“大桥梁”与CPU之间的“小桥梁”。事实上,一级缓存与二级缓存采用的是SRAM,我们也可以将其宽泛地理解为“内存带宽”,不过现在似乎更多地被解释为“前端总线”,所以我们也只是简单的提一下。事先预告一下,“前端总线”与“内存带宽”之间有着密切的联系,我们将会在后面的测试中有更加深刻的认识。

2.内存带宽的重要性

内存带宽为何会如此重要呢?在回答这一问题之前,我们先来简单看一看系统工作的过程。基本上当CPU接收到指令后,它会最先向CPU中的一级缓存(L1Cache)去寻找相关的数据,虽然一级缓存是与CPU同频运行的,但是由于容量较小,所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存(L2Cache)寻找,同样的道理,当所需要的数据在二级缓存中也没有的话,会继续转向L3Cache(如果有的话,如K6-2+和K6-3)、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的,因此几乎每一步操作都得经过内存,这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来,内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现,这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。3D显卡的内存带宽(或许称为显存带宽更为合适)的重要性也是不言而喻的,甚至其作用比系统的内存带宽更为明显。大家知道,显示卡在进行像素渲染时,都需要从显存的不同缓冲区中读写数据。这些缓冲区中有的放置描述像素ARGB(阿尔法通道,红,绿,蓝)元素的颜色数据,有的放置像素Z值(用来描述像素的深度或者说可见性的数据)。显然,一旦产生Z轴数据,显存的负担会立即陡然提升,在加上各种材质贴图、深度复杂性渲染3D特效.

3.如何提高内存带宽

内存带宽的计算方法并不复杂,大家可以遵循如下的计算公式:带宽总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。很明显,在这些乘数因子中,每个都会对最终的内存带宽产生极大的影响。然而,如今在频率上已经没有太大文章可作,毕竟这受到制作工艺的限制,不可能在短时间内成倍提高。而总线宽度和数据包个数就大不相同了,简单的改变会令内存带宽突飞猛进。DDR技术就使我们感受到提高数据包个数的好处,它令内存带宽疯狂地提升一倍。当然,提高数据包个数的方法不仅仅局限于在内存上做文章,通过多个内存控制器并行工作同样可以起到效果,这也就是如今热门的双通道DDR芯片组(如nForce2、I875/865等)。事实上,双通道DDR内存控制器并不能算是新发明,因为早在RAMBUS时代,RDRAM就已经使用了类似技术,只不过当时RDRAM的总线宽度只有16Bit,无法与DDR的64Bit相提并论。内存技术发展到如今这一阶段,四通道内存控制器的出现也只是时间问题,VIA的QBM技术以及SiS支持四通道RDRAM的芯片组,这些都是未来的发展方向。至于显卡方面,我们对其显存带宽更加敏感,这甚至也是很多厂商用来区分高低端产品的重要方面。同样是使用DDR显存的产品,128Bit宽度的产品会表现出远远胜过64Bit宽度的产品。当然提高显存频率也是一种解决方案,不过其效果并不明显,而且会大幅度提高成本。值得注意的是,目前部分高端显卡甚至动用了DDRII技术,不过至少在目前看来,这项技术还为时过早。

4.如何识别产品的内存带宽

对于内存而言,辨别内存带宽是一件相当简单的事情,因为SDRAMDDR、RDRAM这三种内存在外观上有着很大的差别,大家通过下面这副图就能清楚地认识到。唯一需要我们去辨认的便是不同频率的DDR内存。目前主流DDR内存分为DDR266、DDR333以及DDR400,其中后三位数字代表工作频率。通过内存条上的标识,自然可以很方便地识别出其规格。相对而言,显卡上显存带宽的识别就要困难一些。在这里,我们应该抓住“显存位宽”和“显存频率”两个重要的技术指标。显存位宽的计算方法是:单块显存颗粒位宽×显存颗粒总数,而显存频率则是由"1000/显存颗粒纳秒数"来决定。一般来说,我们可以从显存颗粒上一串编号的最后2两位看出其纳秒数,从中也就得知其显存频率。至于单块显存颗粒位宽,我们只能在网上查询。HY三星、EtronTech(钰创)等都提供专用的显存编号查询网站,相当方便。如三星的显存就可以到如下的地址下载,只要输入相应的显存颗粒编号即可(http://www.samsung.com/Products/Semiconductor/DRAM/index.htm)。此外,使用RivaTuner也可以检测显卡上显存的总位宽,大家打开RivaTuner在MAIN菜单即可看到。

内存 - 工作原理 [回目录]

内存系统存储器
系统存储器

既然内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据程序,那么它是怎么工作的呢?我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。以相同速度高速地、随机地写入和读出数据(写入速度和读出速度可以不同)的一种半导体存储器。简称RAM。RAM的优点是存取速度快、读写方便,缺点是数据不能长久保持,断电后自行消失,因此主要用于计算机主存储器等要求快速存储的系统。按工作方式不同,可分为静态和动态两类。静态随机存储器(SRAM)的单元电路是触发器,存入的信息在规定的电源电压下便不会改变。SRAM速度快,使用方便。动态随机存储器 ( DRAM ) 的单元由一个金属-氧化物-半导体(MOS)电容和一个MOS晶体管构成,数据以电荷形式存放在电容之中 ,需每隔 2~4毫秒对单元电路存储信息重写一次(刷新)。DRAM存储单元器件数量少,集成度高,应用广泛。

内存 - 虚拟内存 [回目录]

虚拟内存的抽象模型
虚拟内存的抽象模型

内存在计算机中的作用很大,电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行,如果执行的程序很大或很多,就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题,Windows中运用了虚拟内存技术,即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用,当内存占用完时,电脑就会自动调用硬盘来充当内存,以缓解内存的紧张。举一个例子来说,如果电脑只有128MB物理内存的话,当读取一个容量为200MB的文件时,就必须要用到比较大的虚拟内存,文件被内存读取之后就会先储存到虚拟内存,等待内存把文件全部储存到虚拟内存之后,跟着就会把虚拟内里储存的文件释放到原来的安装目录里了。下面,就让我们一起来看看如何对虚拟内存进行设置吧。

内存 - 虚拟内存的设置 [回目录]

虚拟内存的设置
虚拟内存的设置

对于虚拟内存主要设置两点,即内存大小和分页位置,内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少;而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。对于内存大小的设置,如何得到最小值和最大值呢?你可以通过下面的方法获得:选择“开始→程序附件系统工具系统监视器”(如果系统工具中没有,可以通过“添加/删除程序”中的Windows安装程序进行安装)打开系统监视器,然后选择“编辑→添加项目”,在“类型”项中选择“内存管理程序”,在右侧的列表选择“交换文件大小”。这样随着你的操作,会显示出交换文件值的波动情况,你可以把经常要使用到的程序打开,然后对它们进行使用,这时查看一下系统监视器中的表现值,由于用户每次使用电脑时的情况都不尽相同,因此,最好能够通过较长时间对交换文件进行监视来找出最符合您的交换文件的数值,这样才能保证系统性能稳定以及保持在最佳的状态。

找出最合适的范围值后,在设置虚拟内存时,用鼠标右键点击“我的电脑”,选择“属性”,弹出系统属性窗口,选择“性能”标签,点击下面“虚拟内存”按钮,弹出虚拟内存设置窗口,点击“用户自己指定虚拟内存设置”单选按钮,“硬盘”选较大剩余空间的分区,然后在“最小值”和“最大值”文本框中输入合适的范围值。如果您感觉使用系统监视器来获得最大和最小值有些麻烦的话,这里完全可以选择“让Windows管理虚拟内存设置”。

详细图解:

1、在桌面找到“我的电脑”图标,在图标上弹击鼠标右键,选择“属性”。
内存
2、出现“系统属性”对话框,如图选择“高级”卡片,在“性能”项选取“设置”。
内存
3、在弹出的对话框“性能选项”选取“高级”,在“虚拟内存”下选择“更改”按钮。
内存
4、选择“自定义大小”,然后在下方输入你想改变的虚拟内存,然后全部单击“确定”。(如果想使用系统默认的值,选择“系统管理的大小”再确定就可以了。一般情况下建议保留系统默认的虚拟内存值)
内存

调整分页位置

Windows 9x的虚拟内存分页位置,其实就是保存在C盘根目录下的一个虚拟内存文件(也称为交换文件)Win386.swp,它的存放位置可以是任何一个分,如果系统盘C容量有限,我们可以把Win386.swp调到别的分区中,方法是在记事本中打开System.ini(C:Windows下)文件,在[386Enh]小节中,将“PagingDrive=C:WindowsWin386.swp”,改为其他分区的路径,如将交换文件放在D:中,则改为“PagingDrive=D:Win386.swp”,如没有上述语句可以直接键入即可。

而对于使用Windows 2000和Windows XP的,可以选择“控制面板→系统→高级→性能”中的“设置→高级→更改”,打开虚拟内存设置窗口,在驱动器[卷标]中默认选择的是系统所在的分区,如果想更改到其他分区中,首先要把原先的分区设置为无分页文件,然后再选择其他分区。

或者,WinXP一般要求物理内存在256M以上。如果你喜欢玩大型3D游戏,而内存(包括显存)又不够大,系统会经常提示说虚拟内存不够,系统会自动调整(虚拟内存设置为系统管理)。

如果你的硬盘空间够大,你也可以自己设置虚拟内存,具体步骤如下:右键单击“我的电脑”→属性→高级→性能 设置→高级→虚拟内存 更改→选择虚拟内存(页面文件)存放的分区→自定义大小→确定最大值和最小值→设置。一般来说,虚拟内存为物理内存的1.5倍,稍大一点也可以,如果你不想虚拟内存频繁改动,可以将最大值和最小值设置为一样。

虚拟内存使用技巧

对于虚拟内存如何设置的问题,微软已经给我们提供了官方的解决办法,对于一般情况下,我们推荐采用如下的设置方法:

(1)在Windows系统所在分区设置页面文件,文件的大小由你对系统的设置决定。具体设置方法如下:打开"我的电脑"的"属性"设置窗口,切换到"高级"选项卡,在"启动和故障恢复"窗口的"写入调试信息"栏,如果你采用的是"无",则将页面文件大小设置为2MB左右,如果采用"核心内存存储"和"完全内存存储",则将页面文件值设置得大一些,跟物理内存差不多就可以了。

小提示:对于系统分区是否设置页面文件,这里有一个矛盾:如果设置,则系统有可能会频繁读取这部分页面文件,从而加大系统盘所在磁道的负荷,但如果不设置,当系统出现蓝屏死机(特别是STOP错误)的时候,无法创建转储文件 (Memory.dmp),从而无法进行程序调试和错误报告了。所以折中的办法是在系统盘设置较小的页面文件,只要够用就行了。
(2)单独建立一个空白分区,在该分区设置虚拟内存,其最小值设置为物理内存的1.5倍,最大值设置为物理内存的3倍,该分区专门用来存储页面文件,不要再存放其它任何文件。之所以单独划分一个分区用来设置虚拟内存,主要是基于两点考虑:其一,由于该分区上没有其它文件,这样分区不会产生磁盘碎片,这样能保证页面文件的数据读写不受磁盘碎片的干扰;其二,按照Windows对内存的管理技术,Windows会优先使用不经常访问的分区上的
页面文件,这样也减少了读取系统盘里的页面文件的机会,减轻了系统盘的压力。
(3)其它硬盘分区不设置任何页面文件。当然,如果你有多个硬盘,则可以为每个硬盘都创建一个页面文件。当信息分布在多个页面文件上时,硬盘控制器可以同时在多个硬盘上执行读取和写入操作。这样系统性能将得到提高。
注意:
允许设置的虚拟内存最小值为2MB,最大值不能超过当前硬盘的剩余空间值,同时也不能超过32位操作系统内存寻址范围——4GB。

内存 - 内存是怎样炼成的! [回目录]

金士顿设在台湾的工厂,并记录了内存的生产流程,接下来就让我们跟随AnandTech的编辑一起来看看内存是怎样炼成的。

金士顿在台湾的工厂Hsin-Chu制造基地主要负责内存组装,并没有晶片制造能力。内存原料由其他金士顿工厂制造,或从其他品牌工厂购买。工厂拥有4条Surface Mount Technology (SMT表面组装技术)生产线,能够生产DDR,DDR2和闪存。

内存生产完全由组装程序自动完成,工人直到最后质检时才会接触到内存。质检是一个必不可少的步骤,焊接好的DIMM将通过光学检查站进行质检。每个板卡和芯片自动检验焊接的完整性,质量差的产品将被丢弃。经过检测后,DIMM将被贴上标签,然后DIMM进入下个生产阶段,DIMM被分割成具有8个PCB的独立DIMM。

内存 内存

内存

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尽管完成的DIMM已经接受了机器检验,但是金士顿为了保证100%的产品合格率,还将进行最后的产品质量检验,切割好的DIMM被装在托盘中准备进行最后检测。在最后的质量检验中,检测人员将模拟最终用户的电脑平台,以保证系统的稳定性。所有产品检测合格后,才能封装上市

内存 - 常见品牌 [回目录]

(图)真假三星内存真假三星内存

现代(HY)  

个人认为,原厂现代和三星内存是目前兼容性稳定性最好的内存条,其比许多广告吹得生猛的内存条要来得实在得多,此外,现代"Hynix(更专业的称呼是海力士半导体HynixSemiconductorInc.)"的D43等颗粒也是目前很多高频内存所普遍采用的内存芯片。目前,市场上超值的现代高频条有现代原厂DDR500内存,采用了TSOP封装的HY5DU56822CT-D5内存芯片,其性价比很不错。  

金士顿(Kingston)  

作为世界第一大内存生产厂商的Kingston,其金士顿内存产品在进入中国市场以来,就凭借优秀的产品质量和一流的售后服务,赢得了众多中国消费者的心。

不过Kingston虽然作为世界第一大内存生产厂商,然而Kingston品牌的内存产品,其使用的内存颗粒确是五花八门,既有Kingston自己颗粒的产品,更多的则是现代(Hynix)、三星(Samsung)、南亚(Nanya)、华邦(Winbond)、英飞凌(Infinoen)、美光(Micron)等等众多厂商的内存颗粒。  

Kingston的高频内存有采用"Hynix"D43颗粒和Winbond的内存颗粒的金士顿DDR400、DDR433-DDR500内存等,其分属ValueRam系列(经济型)和HyperX系列。  

Kingston的ValueRam系列,价格与普通的DDR400一样,但其可以超频到DDR500使用。而Kingston的HyperX系列其超频性也不错,Kingston500MHz的HyperX超频内存(HyperXPC4000)有容量256MB、512MB单片包装与容量512MB与1GB双片的包装上市,其电压为2.6伏特,采用铝制散热片加强散热,使用三星K4H560838E-TCCC芯片,在DDR400下的CAS值为2.5,DDR500下的CAS值为3,所以性能也一般。  

利屏  

利屏是进来新近崛起的一个内存新秀。利屏科技(深圳)有限公司总部设在美国西部风景如画的世界高科技重镇旧金山。公司致力于研发、生产和销售利屏LPT极限高端内存条产品。公司拥有一支技术过硬的产品研发团队和足迹遍及中、外的专业销售队伍。产品深受广大游戏玩家和超频爱好者的喜爱。同时被冠以“超频之神”的美誉。

“利屏”眼镜蛇DDR400系列内存也是专门为追求性能的玩家所设计,它采用的也是D43的颗粒,但是时序更高,为了加强散热更是加上了金属散热片,其超频能力相当强劲,在加0.1V左右的电压下可以超频到DDR520。而利屏的DDR466内存,它采用的是编号为K4H560838E-TCCC的三星颗粒,运行在DDR466的时候内存时序为3-4-4-8,但其256MB容量接近500元的报价就显得太高了。  

而利屏的高端极限内存DDR560,提供单片256MB和512MB包装,同时双片装的512MB和1024MB支持双通道架构,每条内存的表面均有铜质散热片进行散热及确保运行的稳定性,其CAS值均为3,只能说刚好能用而已。

勤茂(TwinMOS)  

勤茂(TwinMOS)CAS为2的DDR433内存,采用CSP技术装—这款,勤茂DDR433内存的CASLatency控制在2,BurstLength控制在2、4、8,性能指数不错。此外,内存外面包裹着金黄色内存罩,能起到散热和屏蔽的作用,内存颗粒与散热片之间则填充了导热的垫片。价格在350元左右,其可超性也不含糊,性价比不错。  

胜创(Kingmax)  

成立于1989年的胜创科技有限公司是一家名列中国台湾省前200强的生产企业(CommonwealthMagazine,May2000),同时也是内存模组的引领生产厂商。  

通过严格的质量控制和完善的研发实力,胜创科技获得了ISO-9001证书,同时和IT行业中最优秀的企业建立了合作伙伴关系。公司以不断创新的设计工艺和追求完美的信念生产出了高性能的尖端科技产品,不断向移动计算领域提供价廉物美的最出色的内存模组。  

在SDRAM时期,Kingmax就曾成功的建造了PC150帝国,开启了内存产品的高速时代,也奠定了Kingmax在内存领域领先的地位。而今DDR来了,从266到300,再到现在的500,Kingmax始终保持着领先的位置,继续引领着内存发展的方向。说到KingMax内存,就不能不说到它独特的“TinyBGA”封装技术专利——作为全球领先的DRAM生产厂商,胜创科技在1997年宣布了第一款基于TinyBGA封装技术的内存模组,这项屡获殊荣的封装技术能以同样的体积大小封装3倍于普通技术所达到的内存容量。同时,胜创科技还研制了为高端服务器工作站应用设计的1GBStackBGA模组、为DDR应用设计的FBGA模组以及为RambusRIMM应用设计的速度高达1.6GB/秒的flip-chipBGA/DCA模组。  

Kingmax胜创推出的低价版的DDR433内存产品,该产品采用传统的TSOP封装内存芯片,工作频率433MHz。Kingmax推出的这个SuperRamPC3500系列的售价和PC3200处于同一档次,这为那些热衷超频又手头不宽裕的用户提供了一个不错的选择。此外,Kingmax也推出了CL-3的DDR500内存产品,其性能和其它厂家的同类产品大同小异。  

海盗旗(Corsair)  

Corsair(海盗旗)是一家较有特点的内存品牌,其内存条都包裹着一层黑色金属外壳,这层金属壳紧贴在内存颗粒上,一方面可以屏蔽其他的电磁干扰。其代表产品如CorsairTwinXPC3200(CMX512-3200XL)内存,其在DDR400下,可以稳定运行在CL2-2-2-5-T1下,将潜伏期和寻址时间缩短为原来的一半,这款内存并不比一些DDR500产品差,而且Corsair为这种内存提供终身保修。  

而CorsairDDR500内存采用Hynix芯片,这款XMS4000能稳定运行在DDR500,并且可以超频到DDR530,在DDR500下其CAS值为2.5,性能还算不错。  

宇瞻(Apacer)  

在内存市场,Apacer一直以来都有着较好的声誉,其SDRAM时代的WBGA封装也响彻一时,在DDR内存上也树立了良好形象。宇瞻科技隶属宏基集团,实力非常雄厚。初期专注于内存模组行销,并已经成为全球前四大内存模组供应商之一。据权威人士透露,在国际上,宇瞻的品牌知名度以及产品销量与目在前国内排名第一的品牌持平甚至超过,之所以在国内目前没有坐到龙头位置,是因为宇瞻对于品牌宣传一直比较低调,精力更多投入到产品研发生产而不是品牌推广当中。

最近,宇瞻相应推出的"宇瞻金牌内存"系列。宇瞻金牌内存产品线特别为追求高稳定性、高兼容性的内存用户而设计。宇瞻金牌内存坚持使用100%原厂测试颗粒(决不使用OEM颗粒)是基于现有最新的DDR内存技术标准设计而成,经过ISO9002认证之工厂完整流程生产制造。采用20微米金手指高品质6层PCB板,每条内存都覆盖有美观精质的黄金色金属铭牌,而且通过了最高端的Advantest测试系统检测后,采用高速SMT机台打造,经过高低压、高低温、长时间的密封式空间严苛测试,并经过全球知名系统主板大厂完全兼容性测试,品质与兼容性都得到最大限度的保证。

宇瞻的DDR500内存(PC4000内存)采用金黄色的散热片和绿色的PCB板搭配。金属散热片的材质相当不错,在手中有种沉甸甸的感觉,为了防止氧化,其表面被镀成了金色。内存颗粒方面,这款内存采用了三星的内存颗粒,具体型号为:K4H560838E-TCC5,为32Mx8规格DDR466@CL=3的TSOPII封装颗粒,标准工作电压2.6V+-0.1V,标准运行时序CL-tRCD-tRP为3-4-4。在DDR500下其CL值为3,性能将就。  

金邦(Geil)  

金邦科技股份有限公司是世界上专业的内存模块制造商之一。全球第一家也是唯一家以汉字注册的内存品牌,并以中文命名的产品"金邦金条"、"千禧条GL2000"迅速进入国内市场,在极短的时间内达到行业销量遥遥领先。第一支"量身订做,终身保固"记忆体模组的内存品牌,首推"量身订做"系列产品,使计算机进入最优化状态。在联合电子设备工程委员会JEDEC尚未通过DDR400标准的情况下,率先推出第一支"DDR400"并成功于美国上市。  金邦高性能、高品质和高可靠性的内存产品,引起业界和传媒的广泛关注。在过去几年中,金邦内存多次荣获国内权威杂志评为读者首选品牌和编辑选择奖,稳夺国内存储器市场占有率三强。  

金邦的GeilPlatinum系列的DDR500内存(PC4000),采用TSOPII封装,使用了纯铜内存散热片,可较妥善的解决内存的散热问题。采用六层低电磁干扰PCB板设计;单条容量256MB,在内存芯片上做了整体打磨并上打上了Geil的印记,"号称"使用了4ns的内存芯片,但仍可以看出其是采用Hynix的内存颗粒。额定工作频率可达500MHz,在内存参数方面这是默认为CL3,可达CL2.5。除此而外,其还有金条PC4200(DDR533)等款产品。  

威刚(ADATA)

威刚的高频内存有DDR450、460、500等。AdataDDR500是一款价格适宜的DDR500产品,CAS值为3,其没有使用散热片,在芯片上的标签显示了AdataID号,但是,建议不用,因为毕竟没用散热片,所以使用寿命较短。

OCZ

OCZ的高频内存在市场上也越来越常见,如OCZ3700Gold,使用三星TCB3芯片,采用改良的散热片,标上有OCZID号及标准速度,其可以达到DDR500的水准,在DDR400/500下其CAS值均为2.5,还算不错。  

博帝  

博帝美国前三大零售领导品牌内存条供货商之一,优质产品享誉全球。博帝更是JEDEC的成员,积极参与并支持JEDEC一贯对优质及可靠的要求。博帝亦是AppleDeveloperConnection的成员之一,产品获Intel确认。


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标签: 内存

同义词: 主存,计算机内存,内部存储器

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更新时间 : 2009-08-08

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