內(nèi)存條的硬件知識

初識計算機硬件系統(tǒng)——內(nèi)存儲條的硬件知識主講：劉亞琦《辦公自動化》存儲器是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件，對于計算機來說，有了存儲器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲器包括內(nèi)存儲器和外存儲器，還有CPU中的寄存器等。我們這里所說的存儲器是指內(nèi)存儲器和外存儲器。3.1內(nèi)存儲器概念內(nèi)存儲器，通常直接安裝在主板上。內(nèi)存儲器是直接與CPU進行數(shù)據(jù)交換的，而外存儲器（硬盤、光盤等）若要與CPU進行數(shù)據(jù)交換是要通過內(nèi)存儲器中的內(nèi)存的。內(nèi)存儲器的作用是供暫時存儲處理器需要處理的數(shù)據(jù)或處理后的結果，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，計算機幾乎所有要處理的數(shù)據(jù)都是要通過內(nèi)存儲器才能由CPU處理的?？梢妰?nèi)存是計算機處理器乃至整個計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)工作空間，它是處理器運行的程序和數(shù)據(jù)必須駐留于其中的一個臨時存儲區(qū)域，是計算機十分重要的部件。內(nèi)存儲器與CPU一起構成計算機硬件系統(tǒng)的主機部分。內(nèi)存儲器包括緩存（Cache）、隨機存儲器（RandomAccessMemory簡稱RAM）和只讀存儲器（ReadOnlyMemory簡稱ROM）三類。其中RAM就是我們通常所說的“內(nèi)存”，其物理設備表現(xiàn)為“內(nèi)存條”（本書下稱內(nèi)存）。3.2內(nèi)存儲器分類3.2.1高速緩沖存儲器Cache高速緩存（本書下稱緩存）主要存在于CPU和硬盤設備中，其原始意義是指訪問速度比一般隨機存取存儲器（RAM）快的一種內(nèi)存儲器，一般而言它不像RAM那樣使用DRAM（動態(tài)隨機存儲）技術，而使用昂貴但較快速的SRAM（靜態(tài)隨機存儲）技術。當CPU處理數(shù)據(jù)時，它會先到Cache中去尋找，如果數(shù)據(jù)因之前的操作已經(jīng)讀取而被暫存其中，就不需要再從隨機存取存儲器（Mainmemory）中讀取數(shù)據(jù)——由于CPU的運行速度一般比主內(nèi)存的讀取速度快，主存儲器周期（訪問主存儲器所需要的時間）為數(shù)個時鐘周期。因此若要訪問主內(nèi)存的話，就必須等待數(shù)個CPU周期從而造成浪費。提供“高速緩存”的目的是為了讓數(shù)據(jù)訪問的速度適應CPU的處理速度，其基于的原理是內(nèi)存中“程序執(zhí)行與數(shù)據(jù)訪問的局域性行為”，即一定程序執(zhí)行時間和空間內(nèi)，被訪問的代碼集中于一部分。為了充分發(fā)揮高速緩存的作用，不僅依靠“暫存剛剛訪問過的數(shù)據(jù)”，還要使用硬件實現(xiàn)的指令預測與數(shù)據(jù)預取技術——盡可能把將要使用的數(shù)據(jù)預先從內(nèi)存中取到高速緩存里。其工作原理可以進一步理解為：當CPU要讀取一個數(shù)據(jù)時，首先從緩存中查找，如果找到就立即讀取并送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時把這個數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入緩存中，可以使得以后對整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進行，不必再調(diào)用內(nèi)存。CPU的高速緩存曾經(jīng)是用在超級計算機上的一種高級技術，不過現(xiàn)今電腦上使用的的AMD或Intel微處理器都在芯片內(nèi)部集成了大小不等的數(shù)據(jù)高速緩存和指令高速緩存，通稱為L1高速緩存（L1Cache即Level1On-dieCache，第一級片上高速緩沖存儲器）；而比L1更大容量的L2高速緩存曾經(jīng)被放在CPU外部（主板或者CPU接口卡上），但是現(xiàn)在已經(jīng)成為CPU內(nèi)部的標準組件；英特爾酷睿系列CPU甚至會配備比L2高速緩存還要大的L3高速緩存（level3On-dieCache第三級高速緩沖存儲器）。3.2.2內(nèi)存RAM內(nèi)存也稱主存，是CPU能直接尋址的存儲空間，CPU直接與內(nèi)存儲器數(shù)據(jù)進行交換，由半導體器件制成，內(nèi)存儲器的特點是存取速率快，其速度僅次于緩存。我們平常使用的程序，如Windows操作系統(tǒng)、打字軟件、游戲軟件等，一般都是安裝在硬盤等外存上的，但僅此是不能使用其功能的，必須把它們調(diào)入內(nèi)存中運行，才能真正使用其功能，我們平時輸入一段文字，或玩一個游戲，其實都是在內(nèi)存中進行的。就好比在一個書房里，存放書籍的書架和書柜相當于電腦的外存，而我們工作的辦公桌就是內(nèi)存。通常我們把要永久保存的、大量的數(shù)據(jù)存儲在外存上，而把一些臨時的或少量的數(shù)據(jù)和程序放在內(nèi)存上，當然內(nèi)存的好壞會直接影響電腦的運行速度。下文主要介紹的是RAM即內(nèi)存或內(nèi)存條。需要注意的是緩存和內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在斷電之后不再保存。3.2.3只讀存儲器ROMROM是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導體存儲器。其特性是一旦儲存資料就無法再將之改變或刪除。通常用在不需經(jīng)常變更資料的電子或電腦系統(tǒng)中，資料并且不會因為電源關閉而消失，所以這種內(nèi)存多用來儲存特定功能的程序或系統(tǒng)程序。最典型的就是主板上BIOS的ROM儲存用來啟動電腦的指令，開機的時候ROM提供一連串的指令給中央處理單元進行測試，在最初的測試中，檢查RAM位置(location)以確認其儲存資料的能力。此外其他電子元件包括鍵盤(Keyboard)、計時回路(timercircuit)以及CPU本身也被納入CPU的測試中。隨著發(fā)展還有PROM、EPROM等可擦寫可編程的ROM。另外在Andriod手機刷機時，ROM當前還指刷機所使用的數(shù)據(jù)包。3.3內(nèi)存和內(nèi)存條內(nèi)存作為組裝計算機的硬件設備是必不可少的，如果沒有安裝內(nèi)存條或者內(nèi)存條出現(xiàn)問題都會導致電腦無法開機，可見內(nèi)存的重要性。為了計算機的靈活配置、節(jié)省空間，內(nèi)存條通常都是一個窄而長的條形板載卡，上面集成了內(nèi)存顆粒（芯片）、電容、電感等部件。3.3.1內(nèi)存的幾個重要參數(shù)1．容量內(nèi)存容量以MB（兆字節(jié)）或GB（G字節(jié)）作為單位，可以簡寫為M或G。內(nèi)存的容量一般都是2的整次方倍，比如64MB、128MB、256MB等，一般而言，內(nèi)存容量越大越有利于系統(tǒng)的運行。目前臺式機中主流采用的內(nèi)存容量為2G或4G，智能手機內(nèi)存通常為512M或1G。但是選擇內(nèi)存是不能一味的購買大內(nèi)存或多插內(nèi)存，最大內(nèi)存容量的支持受到主板和操作系統(tǒng)等的限制。2．核心頻率內(nèi)存有三種不同的頻率指標，它們分別是核心頻率、時鐘頻率和有效數(shù)據(jù)傳輸頻率。核心頻率即為內(nèi)存Cell陣列(MemoryCellArray，即內(nèi)部電容)的刷新頻率，它是內(nèi)存的真實運行頻率；時鐘頻率即I/OBuffer（輸入/輸出緩沖）的傳輸頻率；而有效數(shù)據(jù)傳輸頻率就是指數(shù)據(jù)傳送的頻率（即等效頻率）。3．內(nèi)存的倍增系數(shù)倍增系數(shù)是從DDRSDRAM內(nèi)存開始引入的概念，DDR內(nèi)存因為采用新技術使得其等效頻率為核心頻率的2倍，這個2倍即稱為DDR的倍增系數(shù)為2，同樣的DDR2的內(nèi)存等效頻率是其核心頻率的4倍，即DDR2的內(nèi)存倍增系數(shù)為4，DDR3的倍增系數(shù)為8。表3-1總結了幾種不同類型內(nèi)存的各種頻率、帶寬和倍增系數(shù)的參數(shù)：規(guī)格倍增系數(shù)核心頻率I/O頻率等效頻率帶寬SDR-1331133MHz133MHz133MHz1.06GB/sDDR-2662133MHz133MHz266MHz2.1GB/sDDR-3332166MHz166MHz333MHz2.7GB/sDDR-4002200MHz200MHz400MHz3.2GB/sDDR-5334133MHz266MHz533MHz4.2GB/sDDR-6674166MHz333MHz667MHz5.3GB/sDDR-8004200MHz400MHz