第3部分存储器

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,部分 计算机处理器,制作人:杨晓东,第,3,部分 计算机存储器,随着,CPU,主频的提升,为了让微机发挥出最大的效能,内存的地位越来越重要。内存的容量与性能已成为决定微机整体性能的决定性因素之一。,这里介绍的内存储器指的是主存储器,也就是常说的内存条。,4.1,内存的分类,4.1.1,按内存的工作原理分类,1,ROM,(,1,),ROM,(掩膜式只读存储器),这是最基本的,ROM,,这类,ROM,中所存的数据是在芯片制造过程中写入的,使用时只能读出,不能改变。其优点是可靠性高,集成度高;缺点是不能改写。,(,2,),PROM,(,Programmable ROM,,一次编程只读存储器),双极性,PROM,有两种结构:一种是熔丝烧断型,另一种是,PN,结击穿型。它们只能进行一次性改写,一旦信息被写入,PROM,后,将永久性地蚀刻其中,之后,这块,PROM,与上面介绍的,ROM,就没什么两样了。,PROM,芯片的外观,如图,4-1,所示。,(,3,)多次改写可编程的只读存储器,EPROM,(,Erasable Programmable ROM,,可擦编程只读存储器):,EPROM,芯片上有一个透明窗口。其外观如图,4-2,所示。,EEPROM,(,Electrically Erasable Programmable ROM,,电可擦除可编程只读存储器):,EEPROM,一般采用高出正常工作电压的方法进行擦写操作。其外观如图,4-3,所示。,Flash Memory,(闪速存储器):它既有,EEPROM,的特点,又有,RAM,的特点。它不需要改变电压就可改写其中的数据。主板上,BIOS,和,USB,闪存盘上的,Flash Memory,芯片,如图,4-4,所示。,2,RAM,(,1,),SRAM,(,Static RAM,,静态随机存储器),SRAM,的运行速度非常快,,CPU,内的一级、二级缓存使用,SRAM,。,(,2,),DRAM,(,Dynamic RAM,,动态随机存储器),DRAM,比,SRAM,慢,但同时也比,SRAM,便宜得多,在容量上也可以做得更大,体积也更小,所以主存都采用,DRAM,。,DRAM,还用于显示卡、声卡、硬盘等设备中,充当设备缓存。,4.1.2,按内存在计算机中的用途分类,1,主存储器,主存储器做成内存条的形式,以方便安装。使用价格低的,DRAM,。,除主机的主存储器外,显示卡也使用容量较大的存储器,显示卡也使用,DRAM,。,其他部件通常也有存储器,如硬盘、光驱、接口卡、打印机、扫描仪等,也都使用,DRAM,。,2,高速缓冲存储器(,Cache,),目前流行的,CPU,中通常都有一级、二级、三级高速缓冲存储器。,3,BIOS ROM,主板、显示卡、接口卡上都有,BIOS ROM,。保存,BIOS,的芯片是一种只读存储器,现在通常采用,Flash ROM,。,4.1.3,按内存的外观分类,1,双列直插封装内存芯片,双列直插封装(,Double Inline Package,,,DIP,)内存芯片一般每排都有若干只引脚。通常,芯片的容量可以是:,64Kbit,、,256Kbit,或,1024Kbit,、,1024,4Kbit,等。,2,内存条(内存模块),为了节省主板空间,增强配置的灵活性,现在主板均采用内存模块结构。条形存储器是把存储器芯片、电容、电阻等元件焊在一小条印制电路板上,形成大容量的内存条。,4.1.4,按内存条的技术标准(接口类型)分类,1,DDR SDRAM,内存条,DDR SDRAM,内存条用在,Intel Pentium 4,、,AMD,Athlon,XP,级别的计算机上。,DDR,内存条有,184,个引脚,常见容量有,128MB,、,256MB,、,512MB,等,其外观如图,4-7,所示。,根据,DDR,内存条的工作频率,分为,DDR200,、,DDR266,、,DDR333,、,DDR400,等多种类型。以,DDR333 SDRAM,为例,它的核心频率、时钟频率、数据传输速率分别是,133MHz,、,133MHz,、,266Mbps,。,DDR400,的核心频率、时钟频率、数据传输速率分别是,200MHz,、,200MHz,、,400Mbps,。,内存带宽也叫数据传输速率,是指单位时间内通过内存的数据量,通常以,GBps,表示。计算内存带宽的公式为,内存最大带宽(,MBps,),=,最大时钟频率(,MHz,),每个时钟周期内交换的数据包个数,总线宽度(,bit,),/8,如果内存是,SDRAM,,“每个时钟周期内交换的数据包个数”为,1,;如果是,DDR,,则为,2,;如果是,DDR2,,则为,4,;如果是,DDR3,,则为,8,。除以,8,是将位(,bit,)换算成字节(,B,)。,例如,在,100MHz,下,,DDR,内存理论带宽为,(100MHz,2,64bit)/8=1.6GBps,,在,133MHz,下可达到,(133MHz,2,64bit)/8=2.1GBps,。,关于,DDR,内存的命名方法,由于,DDR,比,SDRAM,的数据带宽提高了一倍,所以把时钟频率为,100/133/166/200MHz,的,DDR,内存称做,DDR200/266/333/400,。另一种表示方法是用,DDR,内存的最大理论数据传输速率(带宽)来命名的,例如,,DDR400,的工作频率是,200MHz,,它的最大理论数据传输速率是,(200MHz,2,64bit)/8=3200MBps,,所以就采用了,PC3200,的命名方法。,2,DDR2 SDRAM,内存条,DDR2,内存条用在,Intel LGA 775 Pentium 4/D,、,Core 2,和,AMD,Athlon,64 X2,、,Phenom,级别的微机上,是目前的主流内存产品。,DDR2,内存条的数据频率在,400,800MHz,之间,从,400MHz,(核心频率为,100MHz,)开始,现已定义的频率达到,533MHz,(核心频率为,133MHz,)、,667MHz,(核心频率为,166MHz,)和,800MHz,(核心频率为,200MHz,),标准工作频率分别为,200MHz,、,266MHz,、,333MHz,和,400MHz,,工作电压为,1.8V,,提供,64bit,的内存数据总线连接。例如,,DDR2 533,的核心频率、时钟频率、数据传输速率分别为,133MHz,、,266MHz,、,533Mbps,。而,DDR2 533,的核心频率与,DDR 266,和,PC133 SDRAM,的是一样的。,3,DDR3 SDRAM,内存条,DDR3 SDRAM,内存条用在,Intel Core 2,级别的,P35,芯片组的微机上。,DDR3,与,DDR2,一样,也有,240,个针脚,但,DDR3,针脚隔断槽口与,DDR2,不同,,DDR3,内存左、右两侧安装插口与,DDR2,不同,,DDR3,的外观如图,4-9,所示。,DDR3,常见容量有,1GB,、,2GB,、,4GB,等。,4.2,内存条的结构和封装,4.2.1 DDR3 SDRAM,内存条的结构,下面以如图,4-10,所示的,DDR3 SDRAM,为例,介绍内存条的结构。,1,PCB,内存条的,PCB,多数是绿色的,也有红色的,电路板都采用多层设计,有,4,层或,6,层。,2,内存芯片,内存条上的内存芯片也称内存颗粒,内存条的性能、速度、容量都是由内存芯片决定的。,3,SPD,芯片,SPD,(,Serial Presence Detect,,串行存在检测)是一颗,8,针,容量为,256B,的,EEPROM,芯片。,4,金手指,黄色的针脚是内存条与主板内存槽接触的部分,通常称为金手指。,5,金手指缺口(针脚隔断槽口),金手指上的缺口,一是用来防止内存条插反(只有一侧有),二是用来区分不同类型的内存条。,6,内存条固定卡缺口,主板上的内存插槽上有两个夹子,用来牢固地扣住内存条。内存条上的缺口便是用于固定内存条的。,7,内存颗粒空位,一般内存条每面焊接,8,片内存芯片,如果多出一个空位没有焊接芯片,则这个空位是预留给,ECC,(,Error Checking and Correcting,,,错误检查和纠正)校验模块的。,8,电容,内存条上的电容采用贴片式电容。电容的作用是滤除高频干扰,它为提高内存的稳定性起了很大作用。,9,电阻,内存条上的电阻采用贴片式电阻。,10,标签,内存条上一般贴有一张标签,上面印有厂商名称、容量、内存类型、生产日期等内容,其中还可能有运行频率、时序、电压和一些厂商的特殊标识。,11,散热器,对于,DDR3,内存条,由于其发热量较大,有些内存条会外加散热片,以提高散热效果。带有散热片的内存条如图,4-11,所示。,4.2.2,内存芯片的封装,(,1,),TSOP,封装,Thin Small Outline Package”,薄型小尺寸封装,改进的,TSOP,技术,TSOP,目前广泛应用于,SDRAM,、,DDR SDRAM,内存的制造上,如图,4-12,所示。,(,2,),BGA,封装,BGA,(,Ball Grid Array Package,,球栅阵列封装)的最大特点是,BGA,芯片的边缘没有针脚,而是通过芯片下面的球状针脚与印制电路板连接。,DDR2,标准规定所有,DDR2,内存均采用,FBGA,(,Fine pitch Ball Grid Array,,,BGA,的改进型)封装形式,如图,4-13,所示。,(,3,),CSP,封装,CSP,(,Chip Scale Package,,芯片级封装)作为新一代封装方式,其性能又有了很大的提高。目前该封装方式主要用于高频,DDR,内存,如图,4-14,所示。,4.3 DRAM,内存的时间参数,(,1,),CAS Latency,(,CL,或,tCL,),CAS Latency,(,Column Address Strobe Latency,,列地址选通脉冲时间延迟,简称,CL,或,CAS,)是指内存接收到一条数据读取指令后要等待多少个时钟周期才实际执行该指令,也就是内存存取数据所需的延迟时间。目前,DDR,内存的,CL,值主要有,2,、,2.5,和,3,。,(,2,),RAS to CAS Delay,(,tRCD,),RAS to CAS Delay,(,time of RAS to CAS Delay,,行地址传输到列地址的延迟时间,简称,tRCD,)是指内存,RAS,(行地址选通脉冲信号)与,CAS,(列地址选通脉冲信号)之间的延迟。其可选值为,2,、,3,和,4,。,(,3,),RAS,Precharge,(,tRP,),RAS,Precharge,(,time of RAS,Precharge,,内存行地址选通脉冲预充电时间,简称,tRP,)是指内存,RAS,预充电的时间。其可选值为,2,、,3,和,4,。,(,4,),RAS Active Delay,(,tRAS,),RAS Active Delay,(,tRAS,)也称,Cycle Time,或,Act to,Precharge,Delay,,是指内存行地址选通延迟时间,数值越小,速度越快。其可选值范围为,5,12,。,4.4,内存条的主要参数,内存条的主要参数包括:型号、适用类型、内存类型、内存容量、插脚数目、芯片分布、内存主频、颗粒封装、延迟描述、内存电压等参数。,表,4-1,、表,4-2,分别是某款,DDR2,内存条和,DDR3,内存条的主要参数描述。,4.5,市场内存条产品介绍,1,Kingmax,2GB DDR2 800 Long-DIMM,内存条,Kingmax,2GB DDR2 800 Long-DIMM,内存条的外观如图,4-15,所示。其内存类型为,DDR2,,内存容量为,2GB,,工作频率为
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