4.1 内存(课件）-《计算机组装与维修》同步教学（人民邮电版）

第4章 存储设备 第4章 存储设备 1 第4章 存储设备 存储器可分为主存储器（Main Memory，简称主存）和辅助存储器（Auxiliary Memory，简称辅存）。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（软盘、硬盘、磁带）或光盘，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息。 内存 第4章 存储设备 2 4.1 内存 4.1.1 内存的分类 内存泛指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元。它包括RAM (Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM (Read Only Memory，只读存储器)、Cache (高速缓冲存储器)等。因为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，而后两种，则仍称为ROM和Cache。 内存 第4章 存储设备 3 1.只读存储器ROM 只读存储器ROM是计算机厂商用特殊的装置把内容写在芯片中，只能读取，不能随意改变内容的一种存储器，一般用于存放固定的程序，如BIOS，ROM中的内容不会因为掉电而丢失。ROM又分为一次写ROM和可改写ROM—EPROM(Erasable Programmable ROM)。ROM中的信息只能被读出，而不能被操作者修改或删除。与一般的ROM相比，EPROM可以用特殊的装置擦除和重写它的内容。 内存 第4章 存储设备 4 2．随机存储器RAM 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、光盘等）调入内存中，CPU再从内存中读取指令或数据进行运算，并将运算结果存入内存中。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。根据其制造原理不同，现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为静态和动态两种。 内存 第4章 存储设备 5 静态RAM (SRAM) SRAM (Static RAM) 的一个存储单元的基本结构是一个双稳态电路，由于读、写的转换由写电路控制，所以只要写电路不工作，电路有电，开关就保持现状，不需要刷新，因此SRAM又叫静态RAM，由于这里的开关实际上是由晶体管代替，所以SRAM的读写速度很快，一般比DRAM快出2~3倍。微机的高速缓存（Cache）就是SRAM。但是，这种开关电路需要的元件较多，在实际生产时一个存储单元需要4个晶体管和2个电阻组成，这样一方面降低了SRAM的集成度，另一方面也增加了生产成本。 内存 第4章 存储设备 6 动态RAM（DRAM） DRAM (Dynamic RAM) 就是通常所说的内存,它是针对静态RAM （SRAM）来说的。SRAM中存储的数据，只要不断电就不会丢失，也不需要进行刷新。而DRAM中存储的数据是需要不断地进行刷新的。因为一个DRAM单元由一个晶体管和一个小电容组成。 晶体管通过小电容的电压来保持断开、接通的状态，当小电容有电时，晶体管接通表示1；当小电容没电时，晶体管断开表示0。但是充电后的小电容上的电荷很快就会丢失，所以需要不断地进行“刷新”。 内存 第4章 存储设备 7 4.1.2 内存的单位和主要性能指标 1.内存的单位: 存储器是具有“记忆”功能的设备，它用具有两种稳定状态的物理器件来表示二进制数码“0”和“1”，这种器件称为记忆元件或记忆单元。位（bit）是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位，8位二进制数称为一个字节（Byte），可以由一个字节或若干个字节组成一个字（Word），字长等于运算器的位数。若干个记忆单元组成一个存储单元，大量的存储单元的集合组成一个存储体（Memory Bank）。为了区分存储体内的存储单元，必须将它们逐一进行编号，称为地址。地址与存储单元之间一一对应，且是存储单元的唯一标志。 内存 第4章 存储设备 8 位（bit） 位（bit，常用b表示）是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位。 字节（Byte） 8位二进制数称为一个字节（B），内存容量即是指具有多少字节，字节是微机中最常用的单位。一个字节等于8个比特，即1B=8b。 存储器可以容纳的二进制信息量称为存储量。在微机中，凡是涉及到数据量的多少时，用的单位都是字节。不过在数量级方面与普通的计算方法有所不同，1024字节为1KB，而不是通常的1000为1K，1024KB为1MB，更高数量级用1GB=1024MB表示。 内存 第4章 存储设备 9 内存的单位换算 常用的单位及其换算如下： 千字节（KB, Kilo Byte）：1KB=1024B 百万字节 (MB, Mega Byte)：1MB=1024KB 十亿字节（GB, Giga Byte）：1GB=1024MB 兆兆字节（TB, Tera Byte）：1TB=1024GB 各个单位的关系如下： 1TB=1024GB =1024×1024MB =1024×1024×1024KB =1024×1024×1024×1024B =1024×1024×1024×1024×8bit 内存 第4章 存储设备 10 2.内存的主要性能指标: 存取周期 内存的速度用存取周期来表示。单位为ns，这个时间越短，速度就越快，也就标志着内存的性能越高。内存的速度一般为5ns、6ns、7ns、8ns、10ns。 数据宽度和带宽 内存的数据宽度是指内存同时传输数据的位数，以位（bit）为单位。内存带宽指内存的数据传输速率。 内存 第4章 存储设备 11 容量 每个时期内存条的容量都分为多种规格，比如早期的168线内存的有128MB、256MB、512MB等容量，目前流行的184线和240线内存常见的内存容量有512MB、1GB、2GB、4GB等。 内存电压 早期的SDRAM使用3.3V电压，DDR使用2.5V电压，DDR2使用1.8V电压，DDR3的工作电压则降到1.5V。 内存 第4章 存储设备 12 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，这些接触点就是“金手指”，内存曾经有30线、72线和168线，目前多为184线和240线。30线内存条的数据宽度为8bit；72线内存条的数据宽度为32bit；168线、184线和240线内存的数据宽度为64bit，双通道内存系统则有2个64bit的内存控制器，因此在双通道模式下具有128bit的内存位宽。 内存 第4章 存储设备 13 内存的“线”数 SDRAM为168线结构，金手指每面为84线，金手指上有两个卡口。DDR则采用184线，金手指每面有92线，金手指上只有一个卡口。DDR2为240线，金手指每面有120线，与DDR一样金手指上也只有一个卡口，但是卡口的位置稍微有不同，因此DDR和DDR2是不能通用的。DDR3线数与DDR2相同，但是卡口位置不同，因此DDR2和DDR3也是不能通用的。 内存 第4章 存储设备 14 SPD SPD (Serial Presence Detect) 是1个8针的EEPROM芯片，容量为256字节，里面主要保存了该内存条的相关资料，如容量、芯片的厂商、内存模组的厂商、工作速度、是否具备ECC校验等。SPD的内容一般由内存模组制造商写入。支持SPD的主板在启动时自动检测SPD中的资料，并以此设定内存的工作参数，使之以最佳状态工作，更好地确保系统的稳定。 内存 第4章 存储设备 15 时钟频率f、时钟周期TCK 时钟频率代表了DRAM所能稳定运行的最大频率，支持时钟频率越高的内存，其性能也越出众。 DDR内存的基准时钟频率为200MHz、266MHz，333MHz、400 MHz、533 MHz。DDR2内存的基准时钟频率为400MHz、533MHz，667MHz、800MHz、1066MHz和1200MHz。DDR3内存的基准时钟频率为1066MHz、1333 MHz、1600 MHz、1800 MHz、1866 MHz、2000 MHz、2200 MHz和2400 MHz。 内存的时钟周期TCK由时钟频率决定，TCK=1/f，例如对于100MHz的系统来说，一个系统时钟周期为10ns。 内存 第4章 存储设备 16 CAS的延迟时间 CAS的延迟时间是指纵向地址脉冲的反应时间，也是在一定频率下衡量支持不同规范的内存重要标志之一，用CAS Latency（CL）指标来衡量。它一定程度上反映出了内存在CPU接到读取内存数据的指令后，到正式开始读取数据所需的等待时间。不难看出同频率的内存，CL设置低的更具有速度优势。 内存 第4章 存储设备 17 ECC ECC(Error Checking and Correcting) 功能，指内存具备错误修正码的功能。它使得内存在传输数据的同时，在每笔资料上增加一个检查位元，以确保资料的正确性，若有错误发生，还可以将它加以修正并继续传输，这样不至于因为错误而中断。 奇偶校验（Parity） 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，就会使其中存储的数据发生改变而导致应用程序发生错误。而奇偶校验内存在每一字节（8位）外又额外增加了一位作为错误检测之用。那些Parity检测到错误的地方，ECC可以纠正错误。 内存 第4章 存储设备 18 内存的封装 内存封装即颗粒封装，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。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。 CSP是目前的主流封装形式。众所周知，封装面积与芯片的面积比越接近1：1越完美，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。在相同体积下，内存条可以装入更多的芯片，从而增大单条容量。 内存 第4章 存储设备 19 4.1.3 主流内存 现在市场上用于个人电脑的内存主要有三种，一种是老式的DDR，一种是目前主流的DDR2和DDR3。 内存 第4章 存储设备 20 1．SDRAM SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）如其名字所示，它是同步的，也就是其工作速度与系统总线速度是同步的。目前SDRAM已经退出主流市场， 内存 第4章 存储设备 21 2． DDR DDR全称是DDR SDRAM（Double Date Rate SDRAM，双倍速率SDRAM）。看名字就知道DDR其实也是SDRAM的一种。DDR内存采用了双时钟差分信号技术，使其在单个时钟周期内的上下沿都能进行数据传输，所以具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽。 内存 第4章 存储设备 22 3． DDR2 DDR2（Double Data Rate 2 SDRAM的简称）与上一代DDR技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上、下沿同时进行数据传输的基本方式，两倍于DDR的预读取能力。DDR2提供了更为良好的电气性能与散热性。DDR2内存工作电压为1.8V，相对于DDR的2.5V降低了不少，从而提供了更小的功耗与更小的发热量。双通道内存技术始于DDR2 。 内存 第4章 存储设备 23 4． DDR3 DDR3是一种最新的内存技术标准，属于SDRAM家族的内存产品。从技术指标上看，DDR3的最低频率是1066MHz，后期推出的1600/1800/2000MHz等产品的内存带宽大幅度超过DDR2 。DDR3内存在达到高带宽的同时，其功耗反而可以降低，其工作电压从DDR2的1.8V降至1.5V，相关数据预测DDR3将比DDR2节省30%的功耗。三通道内存技术始于DDR3。 内存 第4章 存储设备 24 5． 笔记本内存 笔记本内存拥有体积小、容量大、速度快、耗电低、散热好等特性。出于追求体积小巧的考虑，大部分笔记本电脑最多只有两个内存插槽。由于内存扩展槽很有限，因此单位容量大一些的内存会显得比较重要。笔记本内存规格也分为DDR、DDR2和DDR3三种，主流的DDR2和DDR3笔记本内存大多采用240线的DIMM插槽。市场上有不少DDR2和DDR3规格的笔记本内存双通道套装，但是目前还没有三通道套装上市。 内存 第4章 存储设备 25 4.1.4 选购内存 明确用途 品牌与市场 认清标识、鉴别质量、防止假冒伪劣 注意保护 $$