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1、第第4章章 内内 存存掌握内存的分类、内存的单位、内存的结构和主要技术参数;熟练掌握内存条的安装及拆卸，了解测试软件CPU-Z的使用。本章内容存储器的逻辑结构示意图存储器的逻辑结构示意图4.1 内存的分类4.1.1 按内存的工作原理分类 按内存的工作原理分为按内存的工作原理分为ROM和和RAM。1.ROM：是一种不靠电源保持信息，只能读取，不能随意改变内容的存储器。根据把数据存入ROM的方式不同，ROM分为以下四类。(1)ROM（掩模式只读存储器）生产厂一次性写入，批量大、价低、可靠 (2)PROM（Programmable ROM，一次编程只读存储器）PROM芯片的外观，如图4-1所示。用户
2、一次性写入，批量小。图4-1 PROM芯片(3)多次改写可编程的只读存储器这类ROM有三种。EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦编程只读存储器）：EPROM芯片上有一个透明窗口，紫外擦除，编程器写入，适于科研。其外观如图4-2所示。图4-2 EPROM芯片 EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程只读存储器）：早期用作主板BIOS EEPROM的容量一般为512Kbit1Mbit，12V高电压擦写，跳线保护写入引脚。其外观如图4-3所示。图4-3 EEPROM芯片 Flash Memory（闪速存
3、储器）：一种即使关闭电源仍能保存信息的快速记忆体。用作主板上的BIOS、USB优盘上的存储芯片，不改变写入电压，可实现在线编程。如图4-4所示。图4-4 Flash Memory芯片2.RAM根据其制造原理不同根据其制造原理不同，它分为它分为SRAM静态随机存储静态随机存储器和器和DRAM动态随机存储器两种动态随机存储器两种，现在的RAM多为MOS型半导体电路。(1)SRAM（Static RAM，静态随机存储器）双稳电路，速度快、成本高、容量小，适合做高速Cache。(2)DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器）晶体管+电容，需刷新(充电)保持信息。速度稍慢，集成度高，成本低适合做
4、主存。六管静态静态RAM基本存储电路单元读、写操作必须X、Y译码线均为1，使T5T8导通；读：A点电位通过T5、T7到I/O输出；B点电位反相输出；写1：I/O=1A=1(短时)T4导通 B=0 T3截止 A=1(保持)。写0：I/O=0A=0(短时)T4截止 B=1 T3导通 A=0(保持)。单管动态动态RAM的存储单元读、写操作必须字选线为1，使T1导通；读：C的电位通过1到D输出；写1：D=1C=1，定时刷新；写0：D=0 C=0，定时刷新。4.1.2 按内存的外观分类1.双列直插内存芯片 双列直插封装内存芯片DIP（Double Inline Package）一般每排都有若干只引脚。通
5、常，芯片的容量可以是：64Kbit、256Kbit或1024Kbit、10244Kbit等。如图4-5所示。图4-5 内存芯片2.内存条（内存模块）内存条主要有两种接口类型：SIMM（Single Inline Memory Module），早期的30线、72线的内存条属于这种接口类型；30线内存条用在386微机上，常见容量有256KB、1MB和4MB，30线内存条提供8bit有效数据位。DIMM（Double Inline Memory Module）64bit有效数据位，168线的SDRAM和184 DDR、240DDRII、DDRIII内存条属于这种接口类型。所谓内存条线数即引脚数。4.
6、1.3 按内存模块的不同标准分类1.SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存取存储器）SDRAM的工作频率与系统总线频率是同步的，数据信号在每个脉冲的上升沿处传送出去，其工作原理示意如图所示。SDRAM用在Pentium II/III级别的微机上，有168线（接触点），采用3.3V工作电压，常见容量有32MB、64MB、128MB和256MB，提供64bit有效数据位，数据频率为100MH如图4-7所示。2.DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM，双数据率SDRAM）简称DDR DDR SDRAM与SDRAM一样，也是与系统总线时钟同步的。DDR内
7、存采用100MHz的核心频率，通过两条线路同步传输到IO缓存区(IO Buffers)，实现200MHz的数据传输频率。由于是两路传输，所以可以预读2bit数据。工作原理示意图如图4-8所示。DDR SDRAMDDR SDRAM用在用在Pentium 4Pentium 4级别的微机上，级别的微机上，184184线，线，采用2.5V工作电压，提供64bit的内存数据总线连接，功耗为527mW，DDR SDRAM常见容量有128MB、256MB、512MB。如图4-9所示。图4-9 184线的DDR SDRAM内存条3DDR2 SDRAMDDR2与DDR SDRAM的基本原理类似，数据通过四条线路
8、同步传输到IO缓存区(IO Buffers)，4位预取，实现400MHz的数据传输频率，DDR2的工作原理示意图，如图4-10所示。DDR2内存条DDR2 SDRAM用在用在Pentium 4级别的微机上，级别的微机上，240线，线，采用采用1.8V工作电压，提供工作电压，提供64bit的内存数据总线连接，的内存数据总线连接，常见容量有256MB、512MB、1GB。需915以上的芯片组支持，如图4-11所示。4、DDR3 SDRAM 内存条DDR3 SDRAM，240线线，采用1.5V工作电压，电压的降低，不仅让内存拥有更好的电气特性，而且更为节能，DDR3内存还把预读取设计位数从4bit提
9、升至8bit，让内存运行频率大幅提升，提供64bit的内存数据总线连接，常见容量有1GB、2GB、4GB、8GB。G33、P35、X38等以后的芯片组支持。三种内存条的区别三种内存条的区别 三种内存条的传输速度不同、工作电压不同、缺口位三种内存条的传输速度不同、工作电压不同、缺口位置不同，不能互换使用。置不同，不能互换使用。4.2、内存最大带宽的计算、内存最大带宽的计算 内存最大带宽内存最大带宽(MB/S)=最大时钟频率最大时钟频率(MHz)每时钟数每时钟数据段数量据段数量总线宽度总线宽度(b)/8SDRAM内存内存:每个时钟数据段数量每个时钟数据段数量=1；DDR内存内存:每个时钟数据段数量
10、每个时钟数据段数量=2；DDR2内存内存:每个时钟数据段数量每个时钟数据段数量=4；DDR3内存内存:每个时钟数据段数量每个时钟数据段数量=8；对对SDRAM 和和DDR总线宽度都是总线宽度都是64位。位。例：DDR2-667 的时钟频率为166MHz,问最大数据传输率（单通道带宽）是多少？内存最大带宽内存最大带宽(MB/S)=最大时钟频率最大时钟频率(MHz)X每时钟数据段数量每时钟数据段数量X总线宽度总线宽度(b)/8内存最大带宽=166MHz 4 64b/8=5312MB/S答：最大数据传输率（单通道带宽）是5312MB/S表41列出了内存的不同版本及时钟频率、数据频率、单通道和双通道带
11、宽。其中，DDR2 400MHz与DDR400MHz的带宽都是3.2GB。DDR3内存带宽内存类型时钟频率数据频率单通道带宽双通道带宽DDR3-800100MHz100MHz*8(100MHz*8*64b)/8b=6.4GB/S12.8GB/SDDR3-1066133MHz133MHz*8(133MHz*8*64b)/8b=8.5GB/S17GB/SDDR3-1333166MHz166MHz*8(166MHz*8*64b)/8b=10.6GB/S21.3GB/SDDR3-1600200MHz200MHz*8(200MHz*8*64b)/8b=12.8GB/S25.6GB/S4.3 内存的单位内
12、存的单位位（bit）、字节（Byte）常用的内存单位及其换算如下：千字节（KB,Kilo Byte）：1KB1024B 兆字节（MB,Mega Byte）：1MB1024KB 吉字节（GB,Giga Byte）：1GB1024MB 太字节（TB,Tera Byte）：1TB1024GB 其中TB单位非常大，一般只有在大型计算机中才能用到。各单位的换算关系如下：1TB=1024GB =10241024MB =102410241024KB =1024102410241024B =10241024102410248bit4.4 DDR SDRAM内存的结构和主要技术参数4.4.1 DDR SDRAM
13、内存条的结构 下面以一条PC3200 DDR内存条为例，介绍内存条的结构，如图4-12所示。1.PCB板：承载内存颗粒和连线；2.金手指：与主板的电气连接；3.内存条固定卡缺口：固定内存条到主板上；4.金手指缺口：定位、防插反、防插错；5.内存芯片：存放程序或数据，组成内存条；决定内存条的容量、速度、性能。6.SPD（Serial Presence Detect，串行存在检测）芯片：保存厂商写入的内存参数等信息，8脚，256B的EEROM；7.内存颗粒空位：用于焊接ECC效验芯片；8.电容：滤波,减少高频干扰；9.电阻：阻抗匹配；10欧姆，主板兼容好，稳定性稍差；22欧姆，高质量内存条常用。1
14、0.标签：表达容量和厂商信息。4.4.2内存的封装1TSOP封装 TSOP(Thin Small Outline Package，薄型小尺寸封装)封装的内存芯片如图413所示。2BGA封装BGA(Ball Grid Array Package，球栅阵列封装)封装的内存芯片，集成度高，体积小，散热好，DDR2标准，如图414所示。3CSP封装 CSP(Chip Scale Package，芯片级封装)封装的内存芯片，体积小、薄、速度快，如图415所示。4.4.3 内存条和内存芯片品牌 虽然内存条的品牌较多，例如，Kingston（金士顿）、Leadram（超胜）、Apacer（宇瞻）、Kingm
15、ax（胜创）、Samsung（三星）等，但内存芯片的制造商只有几家，所以许多不同品牌的内存条上焊接着相同型号的内存芯片，内存条品牌之间的主要区别在于印制板、金手指镀金层、电阻、电容的工艺和品质，如大多数厂商都采用的是传统6层PCB电路板设计。新近出现的记忆内存条采用了8层PCB设计，有更好的电磁屏蔽性，常见内存芯片制造商有：Samsung（三星）、Hynix（现代）、Winbond（华邦）、Kingmax（胜创）、Infineon（英飞凌）、GeIL（金邦）等。4.4.4 DDR SDRAM的主要参数1.CL（CAS Latency）内存延迟时间2.tRCD（time of RAS to CA
16、S Delay）行到列的延时3.tRP（time of Row Precharge）行预充电时间4.tRAS（time of Row Active Delay）行延迟时间图4-12 DDR内存条在BIOS中设置选项的屏幕5.DRAM内存条的参数标识在内存条的标签上，通常会给出该内存条的重要参数，如CL，有些内存条会给出更加详细的参数序列，通常按CL-tRCD-tRP-tRAS(有时省略tRAS)的顺序列出这4个参数，如图416所示。在DDR SDRAM的制造过程中，厂商已将这些特性参数写入SPD中。在开机时，主板的BIOS就会检查此项内容，并以这些参数值作为默认的模式运行。它们的单位都是时钟周
17、期。例如，采用能够运行在时间参数为2-2-2-5 DDR内存的计算机要比采用3-4-4-8的计算机运行得更快，更有效率。图417所示是BIOS设置选项。4.5 内存条的选购1内存颗粒：选大公司的内存；Infineon,HY2内存条的品牌：盒装正品内存条；3内存标准选择：根据主板内存插槽；4容量:根据操作系统需要，XP用512MB至少256MB,VISTA用1GB以上，WIN7用2GB或以上。4.6 实习4.6.1 实习1内存条的安装及拆卸1.内存条的安装 下面以240线的DDR2 SDRAM内存条安装为例介绍其安装方法。先将内存条插槽两端的白色卡子向两边扳。然后再插入内存条。如图4-19所示。卡子就会卡在内存条的缺口中。图4-13 向下按入内存条2.内存条的拆卸 如果要卸下内存条，只需向外搬动两个卡子，内存条就会自动从DIMM槽中脱出。4.6.2 实习2测试软件CPU-Z的使用在DDR内存条的产品标签上一般会标有工作时序（CAS-tRCD-tRP-tRAS，如2-3-3-6），用CPU-Z之类的测试程序可以读取SPD中的信息，包括内存条的容量、品牌型号等内容，如图4-20所示。