第4章 内存 计算机组装与维护.doc

第4章 内 存主要内容：1. 内存的种类2. 内存的结构3. 内存的封装4. 内存的主要技术指标5. 内存的编号识别6. 主流内存的介绍7. 内存的选购8. 内存的使用与维护9. 动手实践10.内存的改造内存是冯诺依曼体系结构计算机中的重要组成部分之一，它是计算机记忆中心，用来存放当前计算机运行的程序和数据提高内存容量是加速计算机速度比较显著的手段之一虽然如今在计算机中的整机价格中，内存只占一小部分，但是内存质量的好坏对计算机的稳定运行却起着重要的作用计算机中，CPU只能和内存直接交换数据，而不能与硬盘、光盘等进行直接数据交换，所以，如果要使用硬盘中的数据，必须先调入内存，CPU方可直接访问内存的容量和速度对计算机系统的整体性能有着至关重要的作用目前计算机系统通常采用分级存储结构，由内存、外存构成多级存储系统内存又主存或主存储器，而外存又称辅助存储器4.1内存的种类按内存的接口形式，内存共有两种：单列直插内存(SIMM)和双列直插内存(DIMM)，它们的主要区别在于速度和引脚(pin，俗称“线”)SIMM内存分为30引脚和72引脚两种DIMM内存与SIMM内存的引脚数不同，分别增加到168引脚(SDRAM)、184引脚 (DDR)和240引脚(DDRII)。

DIMM可单条使用，不同容量可混合使用，而SIMM必须成对使用经过长期的发展，早期的SIMM内存已经完全被淘汰，目前市场上主流的只有168引脚的SDRAM、184引脚的DDR SDRAM和240引脚的DDRⅡ内存，DDRⅢ内存也正在快速发展，将来也会逐渐普及内存市场按工作原理的不同，内存又可分为随机存储器和只读存储器随机存储器(Random Access Memory,RAM)是一种既能存又能取的存储器CPU从RAM中读指令和数据，处理完的结果也要首先存入RAM中RAM是一块由成千上万的MOS管构成的超大规模集成电路当系统电源关闭时RAM中的数据就会随之消失RAM又可是Dynamic RAM(DRAM，动态随机存取存储器)和Static RAM(SRAM，静态随机存储器)由于DRAM具有集成度高、结构简单、功耗低、生产成本低等特点，主要用于计算机的主存储器和显示存储器而SRAM相对比较复杂、集成度低、造价高、速度快，所以一般多用于高速小容量存储器Cache只读存储器(Read Only Memory,ROM)只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，当然是非易失的。

ROM也是由MOS管构成的，MOS要么断开，要么闭合，不需要电源驱动，故当电源断开时信息也不会丢失在计算机里的BIOS就是ROM存储器按其工作方式，内存又有FPM、EDO、SDRAM以及RDRAM等形式FPM、EDO等已经退出了历史舞台，现在比较常见的内存总的来说有SDRAM和RDRAM两大类根据技术细节及性能的不同SDRAM又可以分为SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM 4种SDRAM（Synchronous DRAM）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系统总线速度，比如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 图4.1 内存DDR SDRAM 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SDRAMDDR 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图4.2 内存    与SDRAM相比：DDR运用了更先进的同步电路，使指定地址、数据的输送和输出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。

DDL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DDR2 SDRAM内存是相对于现在主流的DDR SDRAM内存而言的，它的工作时钟周期为400MHz或更高DDR2内存颗粒采用0.13um工艺制造，容量为18MB/36MB/72MB，最大为288MB，字节架构为×8、×18、×36，读取反应时间为2.5个时钟周期通过将DLL(delay-locked loop，延时锁定回路)设计到内存中，输出的数据效率提升65%左右DDR2数据传送方式为每周期32个字节，并且可以随工作的提升达到更高性能其工作频率目前已有400MHz(4.8GB/s带宽) 、533MHz(5.6GB/s带宽) 、667MHz(6.4GB/s带宽)3种所有的DDR2内存均在1.8V电压下工作，单条容量至少有512MB。

DDR2针脚数量有200线、220 线、240线FBGA封装形式之分，与现在DDR内存不相容图 4.3DDR3 SDRAMDDR3显存可以看作是DDR2的改进版，二者有很多相同之处，例如采用1.8V标准电压、主要采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式不过DDR3核心有所改进：DDR3显存采用0.11微米生产工艺，耗电量较DDR2明显降低此外，DDR3显存采用了“Pseudo Open Drain”接口技术，只要电压合适，显示芯片可直接支持DDR3显存当然，显存颗粒较长的延迟时间(CAS latency)一直是高频率显存的一大通病，DDR3也不例外，DDR3的CAS latency为5/6/7/8，相比之下DDR2为3/4/5客观地说，DDR3相对于DDR2在技术上并无突飞猛进的进步，但DDR3的性能优势仍比较明显：(1)功耗和发热量较小：吸取了DDR2的教训，在控制成本的基础上减小了能耗和发热量，使得DDR3更易于被用户和厂家接受2)工作频率更高：由于能耗降低，DDR3可实现更高的工作频率，在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点，同时还可作为显卡的卖点之一，这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。

3)降低显卡整体成本：DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit，搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗而DDR3显存规格多为8M X 32bit，单颗颗粒容量较大，4颗即可构成128MB显存如此一来，显卡PCB面积可减小，成本得以有效控制，此外，颗粒数减少后，显存功耗也能进一步降低4)通用性好：相对于DDR变更到DDR2，DDR3对DDR2的兼容性更好由于针脚、封装等关键特性不变，搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存，这对厂商降低成本大有好处 图4.4RDRAM（Rambus DRAM）是由Intel最早提出并应用在PC平台上的它是最主要的工作原理是依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量由于有超高的频率（通常为300MHz和400MHz），又由于它的行地址与列地址寻址总线是各自分离的独立总线，因而最大传输率达到3.2GB/s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4.2内存的结构内存经过了EDO、SDRAM的发展，现在已经全面进入DDR的时代内存结构中比较重要的部件PCB板、金手指、内存芯片、内存颗粒空位、电容、电阻、内存固定卡缺口、内存脚缺口和SPD其硬件结构如图：内存脚缺口SPD芯片PCB板内存芯片空位金手指内内存芯片存内存芯片芯片内存固定卡缺口电容电阻图4.5 硬件结构图PCB板 如今内存条的PCB板设计都很精密，所以都采用了多层设计，例如4层或6层，因此PCB板实际上是分层的其内部也有金属的布线。

理论上6层比4层的通气性好，性能也比较稳定，所以名牌内存多采用6层PCB板制造金手指金手指（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，而且传导性也很强内存芯片内存芯片（通常称为内存颗粒）是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片决定的如今市场上有许多种类的内存，但内存颗粒的型号并不多，常见的有HY、KINGMAX、WINBOND、Kingston、TOSHIBA、SEC、MT和Apacer等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内存颗粒空位 在内存条上常看到这样的空位，这是因为采用封装模式预留了一片内存芯片为其他采用这种封装模式的内存条使用电容电阻 内存上的电容和电阻是为了消除干扰信号，起到滤波。