第5章內(nèi)、存儲(chǔ)器

1、 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，它分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器通常是磁性介質(zhì)（軟盤、硬盤、磁帶）、光盤或其他存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)，能長(zhǎng)期保存信息，并且不依賴于供電來保存信息。內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存）通常是指用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存放數(shù)據(jù)和指令的半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元。它是微機(jī)的一個(gè)必要組成部分。它的容量和性能是衡量一臺(tái)微機(jī)整體性能的一個(gè)重要因素。5.1內(nèi)存的分類與性能指標(biāo)5.1.1內(nèi)存的分類內(nèi)存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）、只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory）、高速緩沖存儲(chǔ)器Cache等。從工作原理上將內(nèi)存儲(chǔ)器分為ROM存儲(chǔ)器和RAM存儲(chǔ)器兩大類。5.1

2、.2內(nèi)存的主要性能指標(biāo)1、內(nèi)存的單位（1）位/比特（bit）（2）字節(jié)（Byte）（3）內(nèi)存容量是指內(nèi)存芯片或內(nèi)存條能存儲(chǔ)多少二進(jìn)制數(shù)。通常采用字節(jié)為單位。內(nèi)存的性能指標(biāo)2、內(nèi)存的性能指標(biāo)（1）存取速度內(nèi)存速度一般用存取一次數(shù)據(jù)的時(shí)間(單位一般用ns)作為性能指標(biāo)，時(shí)間越短，速度就越快。（2）內(nèi)存條容量（3）數(shù)據(jù)寬度和帶寬內(nèi)存的數(shù)據(jù)寬度是指內(nèi)存同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位（bit）為單位，如72線內(nèi)存條為32位，168線和184線內(nèi)存為64位。內(nèi)存帶寬是指內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，即每秒鐘傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。例如DDR400內(nèi)存的帶寬為400M/S64b8=3.2GB/s，DDR2 677帶寬為67764/

3、8=5.4GB/s。（4）內(nèi)存的校驗(yàn)位為檢驗(yàn)內(nèi)存在存取過程中是否準(zhǔn)確無誤，有的內(nèi)存條帶有校驗(yàn)位，而大多數(shù)微機(jī)用的內(nèi)存條不帶校驗(yàn)位，在某些品牌機(jī)和服務(wù)器上采用帶校驗(yàn)位的內(nèi)存條。常見的校驗(yàn)方法有奇偶校驗(yàn)（Parity）與ECC校驗(yàn)（Error Checking and Correcting）。(5)內(nèi)存的電壓（6）SPDSPD（Serial Presence Detect）是一顆8針的EEPROM，容量為256字節(jié)，里面主要保存了該內(nèi)存條的相關(guān)資料（7）CLCL指CAS Latency，CAS等待時(shí)間，即CAS信號(hào)需要經(jīng)過多少個(gè)時(shí)鐘周期之后，才能讀寫數(shù)據(jù)。這是在一定頻率下衡量支持不同規(guī)范的內(nèi)存的重

4、要標(biāo)志之一。（8）系統(tǒng)時(shí)鐘循環(huán)周期TCK系統(tǒng)時(shí)鐘循環(huán)周期代表內(nèi)存能運(yùn)行的最大頻率，數(shù)據(jù)越小越快。（9）存取時(shí)間TAC存取時(shí)間是指從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)或向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。數(shù)值越大數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間就越長(zhǎng)，性能就越差。5.1.3 ROM存儲(chǔ)器1、PROMPROM（Programmable ROM）即可編程ROM。它允許用戶根據(jù)自己的需要，利用特殊設(shè)備將程序或數(shù)據(jù)寫到芯片內(nèi)，也可以由集成電路工廠將內(nèi)容固化到PROM中，進(jìn)行批量生產(chǎn).2、EPROM EPROM（Erasable Programmable ROM）即可擦除可編程ROM。用戶可以根據(jù)自己的需要，使用專門的編程器和相應(yīng)的軟件來改寫EPRO

5、M中的內(nèi)容，可以多次改寫。3、EEPROMEEPROM也叫閃速存儲(chǔ)器（Flash ROM），簡(jiǎn)稱閃存。它既有ROM的特點(diǎn)，斷電后存儲(chǔ)的內(nèi)容不會(huì)丟失，又有RAM的特點(diǎn)，可以通過程序進(jìn)行擦除和重寫。5.1.4 RAM存儲(chǔ)器根據(jù)制造原理的不同，現(xiàn)在的RAM多為MOS型半導(dǎo)體電路，它分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。1、靜態(tài)RAM靜態(tài)RAM即SRAM（Static RAM），它的一個(gè)存儲(chǔ)單元的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路，它的讀寫操作由寫電路控制，只要有電，寫電路不工作，它的內(nèi)容就不會(huì)變，不需要刷新，因此叫靜態(tài)RAM。對(duì)它進(jìn)行讀/寫操作用的時(shí)間很短，比DRAM快2倍以上。2動(dòng)態(tài)RAM2、動(dòng)態(tài)RAM即DRAM（Dynam

6、ic RAM）就是通常所說的內(nèi)存，它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)需要不斷地進(jìn)行刷新，因?yàn)橐粋€(gè)DRAM單元由一個(gè)晶體管和一個(gè)小電容組成。晶體管通過小電容的電壓來保持?jǐn)嚅_、接通的狀態(tài)，但充電后的小電容的電壓很快就丟失，因此需要不斷地給它刷新來保持相應(yīng)的電壓。由于電容的充、放電需要時(shí)間，所以DRAM的讀寫時(shí)間比SRAM慢。但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)時(shí)集成度高，成本很低，因此用于主內(nèi)存。3、內(nèi)存條目前的PC中，內(nèi)存的使用都是以內(nèi)存條的形式出現(xiàn)的。按內(nèi)存條的接口形式，常見內(nèi)存條有兩種：?jiǎn)瘟兄辈鍍?nèi)存條（SIMM）和雙列直插內(nèi)存條（DIMM），而雙列直插內(nèi)存條中又有一種專用筆記本電腦的內(nèi)存條叫小尺寸雙列直插內(nèi)存條（SO-DIMM）

7、。5.2 內(nèi)存條的發(fā)展圖5-3 不同時(shí)代內(nèi)存的內(nèi)存外形SDRAM第一代SDRAM內(nèi)存為PC66規(guī)范，但很快由于Intel和AMD的頻率之爭(zhēng)將CPU外頻提升到了100MHz，所以PC66內(nèi)存很快就被PC100內(nèi)存取代，接著133MHz外頻的PIII以及K7時(shí)代的來臨，PC133規(guī)范也以相同的方式進(jìn)一步提升SDRAM的整體性能，帶寬提高到1GB/sec以上DDRDDR的核心建立在SDRAM的基礎(chǔ)上，但在速度和容量上有了提高。首先，它使用了更多、更先進(jìn)的同步電路。其次，DDR使用了Delay-Locked Loop (DLL，延時(shí)鎖定回路)來提供一個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，存儲(chǔ)器控制器可使用這個(gè)

8、數(shù)據(jù)濾波信號(hào)來精確定位數(shù)據(jù)，每16位輸出一次，并且同步來自不同的雙存儲(chǔ)器模塊的數(shù)據(jù)。DDR 本質(zhì)上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的兩倍。DDR2 DDR2是在DDR的基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來的，外觀、尺寸上與DDR內(nèi)存幾乎一樣，但為了保持較高的數(shù)據(jù)傳輸率，適合電氣信號(hào)的要求，DDR2對(duì)針腳進(jìn)行重新定義，采用了雙向數(shù)據(jù)控制針腳，針腳數(shù)也由DDR的184Pin增加為240Pin與DDR相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）更低的工作電壓（2）更小的封裝 （3）更低的延遲時(shí)間（4）采用了4bit Prefect架構(gòu)（5）ODT 功能

9、 DDR3DDR3在DDR2基礎(chǔ)上采用的新型設(shè)計(jì)： （1）8bit預(yù)取設(shè)計(jì)，而DDR2為4bit預(yù)取，這樣DRAM內(nèi)核的頻率只有接口頻率的1/8，DDR3-800的核心工作頻率只有100MHz。（2）采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的拓樸架構(gòu)，以減輕地址/命令與控制總線的負(fù)擔(dān)。（3）采用100nm以下的生產(chǎn)工藝，將工作電壓從1.8V降至1.5V，增加異步重置（Reset）與ZQ校準(zhǔn)功能。在功能上，DDR3的較大改進(jìn)：（1）突發(fā)長(zhǎng)度（Burst Length，BL）由于DDR3的預(yù)取為8bit，所以突發(fā)傳輸周期（Burst Length，BL）也固定為8，而對(duì)于DDR2和早期的DDR架構(gòu)系統(tǒng)，BL=4也是常用的，DD

10、R3為此增加了一個(gè)4bit Burst Chop（突發(fā)突變）模式，即由一個(gè)BL=4的讀取操作加上一個(gè)BL=4的寫入操作來合成一個(gè)BL=8的數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸 SDRAM、DDR、DDR2和DDR3的數(shù)據(jù)傳輸方式（2）尋址時(shí)序（Timing）DDR2的CL范圍一般在25之間，而DDR3則在511之間，且附加延遲（AL）的設(shè)計(jì)也有所變化。DDR2時(shí)AL的范圍是04，而DDR3時(shí)AL有三種選項(xiàng)，分別是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3還新增加了一個(gè)時(shí)序參數(shù)寫入延遲（CWD），這一參數(shù)將根據(jù)具體的工作頻率而定。 （3）重置（Reset）功能重置是DDR3新增的一項(xiàng)重要功能，并為此專門準(zhǔn)備了一個(gè)引腳。這一

11、引腳將使DDR3的初始化處理變得簡(jiǎn)單。當(dāng)Reset命令有效時(shí)，DDR3內(nèi)存將停止所有操作，并切換至最少量活動(dòng)狀態(tài)，以節(jié)約電力。（4）ZQ校準(zhǔn)功能ZQ也是一個(gè)新增的腳，在這個(gè)引腳上接有一個(gè)240歐姆的低公差參考電阻。這個(gè)引腳通過一個(gè)命令集，通過片上校準(zhǔn)引擎（On-Die Calibration Engine，ODCE）來自動(dòng)校驗(yàn)數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通電阻與ODT的終結(jié)電阻值。（5）參考電壓分成兩個(gè)在DDR3系統(tǒng)中，對(duì)于內(nèi)存系統(tǒng)工作非常重要的參考電壓信號(hào)VREF將分為兩個(gè)信號(hào)，即為命令與地址信號(hào)服務(wù)的VREFCA和為數(shù)據(jù)總線服務(wù)的VREFDQ，這將有效地提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信噪等級(jí)。 （6）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（

12、Point-to-Point，P2P）這是為了提高系統(tǒng)性能而進(jìn)行的重要改動(dòng)，也是DDR3與DDR2的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。在DDR3系統(tǒng)中，一個(gè)內(nèi)存控制器只與一個(gè)內(nèi)存通道打交道，而且這個(gè)內(nèi)存通道只能有一個(gè)插槽，因此，內(nèi)存控制器與DDR3內(nèi)存模組之間是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）的關(guān)系（單物理Bank的模組），或者是點(diǎn)對(duì)雙點(diǎn)（Point-to-two-Point，P22P）的關(guān)系（雙物理Bank的模組），從而大大地減輕了地址/命令/控制與數(shù)據(jù)總線的負(fù)載。5.3內(nèi)存的優(yōu)化與測(cè)試5.3.1內(nèi)存的優(yōu)化1、監(jiān)視內(nèi)存2、及時(shí)釋放內(nèi)存空間3、優(yōu)化系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存設(shè)置4、優(yōu)化內(nèi)存中的數(shù)據(jù)5、提高系統(tǒng)其他部件的性能5.3.2內(nèi)存的測(cè)

13、試1、MemTest86Memtest86是一款免費(fèi)的內(nèi)存測(cè)試軟件，測(cè)試準(zhǔn)確度比較高，內(nèi)存的隱性問題也能檢查出來，它是一款基于Linux核心的測(cè)試程序.Memtest86的啟動(dòng)界面2、Microsoft Windows Memory Diagnostic該軟件是微軟發(fā)布的一款用來檢查計(jì)算機(jī)內(nèi)存（RAM）的軟件,是基于光盤的方式啟動(dòng)。工具啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)為“Standard”（標(biāo)準(zhǔn)）模式，此模式包括6項(xiàng)不同的連續(xù)內(nèi)存測(cè)試，每項(xiàng)測(cè)試都使用一種獨(dú)特的算法來掃描不同類型的錯(cuò)誤。在程序運(yùn)行時(shí)，屏幕會(huì)顯示每個(gè)單獨(dú)測(cè)試的結(jié)果，列出它的進(jìn)度以及正在掃描的內(nèi)存地址范圍。Windows Memory Diagnosti

14、c3、RightMark Memory AnalyzerRightMark Memory Analyzer在Windows中運(yùn)行狀況，該軟件可以檢測(cè)出所有與內(nèi)存相關(guān)的硬件芯片詳細(xì)信息，還能夠根據(jù)你的硬件配置測(cè)量?jī)?nèi)存的穩(wěn)定性如何。RightMark Memory Analyzer5.4內(nèi)存的選購(gòu)5.4.1 內(nèi)存的組件的選擇1、內(nèi)存顆粒內(nèi)存顆粒是內(nèi)存條重要的組成部分，內(nèi)存顆粒將直接關(guān)系到內(nèi)存容量的大小和內(nèi)存條的好壞。因此，一個(gè)好的內(nèi)存必須有良好的內(nèi)存顆粒作保證。2、金手指金手指（Connecting Finger）是內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間的連接部件，所有的信號(hào)都是通過金手指進(jìn)行傳送的。質(zhì)量好的金手

15、指從外觀看上去會(huì)富有光澤，由于鍍層的關(guān)系直接給消費(fèi)者呈現(xiàn)的將會(huì)是一個(gè)“漂亮的接口”，而忽視這方面的廠家的產(chǎn)品金手指則暗淡無光。3、PCB電路板PCB是所有電子元器件的重要組成部分，就是人體的骨架一樣。PCB的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)者的技術(shù)要求非常之高，良好的PCB設(shè)計(jì)可以節(jié)省一定的成本。一般情況下在PCB金手指上方和芯片上方都會(huì)有很小的陶瓷電容。這些細(xì)小的環(huán)節(jié)往往被人們所忽視。一般來說，電阻和電容越多對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性越好。4、SPD隱藏信息SPD信息非常重要，它能夠直觀反映出內(nèi)存的性能及體制，它里面存放著內(nèi)存可以穩(wěn)定工作的指標(biāo)信息以及產(chǎn)品的生產(chǎn)，廠家等信息。不過，由于每個(gè)廠商都能對(duì)SPD

16、進(jìn)行隨意修改，因此很多雜牌內(nèi)存廠商都將SPD參數(shù)進(jìn)行修改，更有甚者根本就沒有SPD這顆元件，又或者有些兼容內(nèi)存生產(chǎn)商直接COPY名牌產(chǎn)品的SPD。5.4.2內(nèi)存芯片的標(biāo)識(shí)內(nèi)存條容量和性能主要由內(nèi)存芯片所決定，通過了解內(nèi)存芯片的標(biāo)識(shí)，可以推算出內(nèi)存容量。在我國(guó)常見內(nèi)存芯片為三星SAMSUNG、現(xiàn)代hynix（以前為Hyundai）、鎂光Micron、勝創(chuàng)Kingmax等廠商生產(chǎn)。因此在內(nèi)存芯片上有相應(yīng)的廠家品牌標(biāo)識(shí)及芯片的型號(hào)，通過內(nèi)存芯片上的型號(hào)可以知道它的容量構(gòu)成和規(guī)格。各內(nèi)存廠商生產(chǎn)的內(nèi)存芯片命名規(guī)則不同，具體命名規(guī)則可查閱各廠商的網(wǎng)站或相關(guān)資料。5.4.3內(nèi)存選購(gòu)要點(diǎn)1、選購(gòu)內(nèi)存應(yīng)按需購(gòu)