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内存工作原理及作用

出处:绿色比心情 发布于:2018-12-29 13:43:12 | 111 次阅读

  内存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来,内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。
  内存的工作原理
  既然内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,那么它是怎么工作的呢?我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的动态,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。以相同速度高速地、随机地写入和读出数据(写入速度和读出速度可以不同)的一种半导体存储器。
 

电源电压下便不会改变。SRAM速度快,使用方便。
  

晶体管构成,数据以电荷形式存放在电容之中,需每隔2~4毫秒对单元电路存储信息重写一次(刷新)。DRAM存储单元器件数量少,集成度高,应用广泛。
  内存的作用
  内存是电脑中的主要部件,它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序,如Windows98系统、打字软件、游戏软件等,一般都是安装在硬盘等外存上的,但仅此是不能使用其功能的,必须把它们调入内存中运行,才能真正使用其功能,我们平时输入一段文字,或玩一个游戏,其实都是在内存中进行的。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上,而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上。 内存分为DRAM和ROM两种,前者又叫动态随机存储器,它的一个主要特征是断电后数据会丢失,我们平时说的内存就是指这一种;后者又叫只读存储器,我们平时开机首先启动的是存于主板上ROM中的BIOS程序,然后再由它去调用硬盘中的Windows98或Windows95系统,ROM的一个主要特征是断电后数据不会丢失。
  内存的参数
  关于内存人们普遍关心的各种技术指标,一般包括引脚数、容量、速度、奇偶校验等。内存条通常有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GMB等容量级别,其中512GMB内存已成为当前的主流配置。内存条芯片的存取时间是内存的另一个重要指标,其单位以纳秒(ns)表示。内存条有无奇偶校验位是人们常常忽视的问题,奇偶校验对于保证数据的正确读写起到很关键的作用,尤其是在进行数据量非常大的计算中。标准型的内存条有的有校验位,有的没有;非标准的内存条均有奇偶校验位。
  对于SDRAM,我们必须通过至少3个参数来评估其性能的好坏。
  (1)系统时钟循环周期---他表示了SDRAM能运行的最大频率。譬如:一块系统时钟频率为10ns的SDRAM的芯片,他可以运行在100MHz的频率下。绝大多数的SDRAM芯片能达到这个要求。显然,这个数字越小,SDRAM芯片所能运行的频率就越高。对于现代(Hyundai)PC-100 SDRAM,它的芯片上所刻的-10代表了其运行的时钟周期为10ns,他可以跑100MHz的外频。根据现代的产品数据表我们可以知道这种芯片的存取数据的时间(以下会讲到该指标)为6ns。
  (2)存取时间---类似于EDO/FPM DRAM,他代表了读取数据所延迟的时间。绝大多数SDRAM芯片的存取时间为6,7,8或10ns。可是千万不要和系统时钟频率所混淆。许多人都把存取时间当作这块SDRAM芯片所能跑的外频。对于高士达(GOLDSTAR)PC-100 SDRAM,它的芯片上所刻的-7代表了其存取时间为7ns。然而他的系统时钟频率仍然为10ns,外频为100MHz。
  (3)CAS(纵向地址脉冲)反应时间---CAS的延迟时间。某些SDRAM能够运行在CAS Latency(CL)2或3模式。也就是说他们读取数据所延迟的时间既可以是二个时钟周期也可以是三个时钟周期。我们可以把这个性能写入SDRAM的EEPROM中,这样PC的BIOS会检查此项内容,并且以CL=2模式这一较快的速度运行。
  然而,以上三个性能指标是互相制约的。换句话说,当你有较快的存取时间,你就必须牺牲CAS latency的性能。因此,评估和比较SDRAM的性能时,我们必须综合考虑以上三个指标不能仅从芯片上所刻的-6,-7,-8或-10来评价。
  也就是一旦芯片厂商称其产品为PC-100。其芯片符合PC-100的标准。那幺-6,-7,-10就只是一个符号。并不说明-6比-7快。因此,三星(SAMSUNG)为了防止人们的误解,不再用这个数据代表存取时间,而用字母表示存取时间。
  内存型号说明
  Samsung
  具体含义解释:
  例:SAMSUNG K4H280838B-TCB0
  主要含义:
  第1位——芯片功能K,代表是内存芯片。
  第2位——芯片类型4,代表DRAM。
  第3位——芯片的更进一步的类型说明,S代表SDRAM、H代表DDR、G代表SGRAM。
  第4、5位——容量和刷新速率,容量相同的内存采用不同的刷新速率,也会使用不同的编号。64、62、63、65、66、67、6A代表64Mbit的容量;28、27、2A代表128Mbit的容量;56、55、57、5A代表256Mbit的容量;51代表512Mbit的容量。
  第6、7位——数据线引脚个数,08代表8位数据;16代表16位数据;32代表32位数据;64代表64位数据。
  第11位——连线“-”。
  第14、15位——芯片的速率,如60为6ns;70为 7ns;7B为7.5ns (CL=3);7C为7.5ns (CL=2) ;80为 8ns;10 为10ns (66MHz)。
  知道了内存颗粒编码主要数位的含义,拿到一个内存条后就非常容易计算出它的容量。例如一条三星DDR内存,使用18片SAMSUNG K4H280838B-TCB0颗粒封装。颗粒编号第4、5位“28”代表该颗粒是128Mbits,第6、7位“08”代表该颗粒是8位数据带宽,这样我们可以计算出该内存条的容量是128Mbits(兆数位) &TImes; 16片/8bits=256MB(兆字节)。
  注:“bit”为“数位”,“B”即字节“byte”,一个字节为8位则计算时除以8。关于内存容量的计算,文中所举的例子中有两种情况:一种是非ECC内存,每8片8位数据宽度的颗粒就可以组成一条内存;另一种ECC内存,在每64位数据之后,还增加了8位的ECC校验码。通过校验码,可以检测出内存数据中的两位错误,纠正一位错误。所以在实际计算容量的过程中,不计算校验位,具有ECC功能的18片颗粒的内存条实际容量按16乘。在购买时也可以据此判定18片或者9片内存颗粒贴片的内存条是ECC内存。
  Hynix(Hyundai)现代
  现代内存的含义:
  HY5DV641622AT-36
  HY XX X XX XX XX X X X X X XX
  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  1、HY代表是现代的产品
  2、内存芯片类型:(57=SDRAM,5D=DDR SDRAM);3、工作电压:空白=5V,V=3.3V,U=2.5V
  4、芯片容量和刷新速率:16=16Mbits、4K Ref;64=64Mbits、8K Ref;65=64Mbits、4K Ref;128=128Mbits、8K Ref;129=128Mbits、4K Ref;256=256Mbits、16K Ref;257=256Mbits、8K Ref5、代表芯片输出的数据位宽:40、80、16、32分别代表4位、8位、16位和32位6、BANK数量:1、2、3分别代表2个、4个和8个Bank,是2的幂次关系7、I/O界面:1 :SSTL_3、 2 :SSTL_2
  8、芯片内核版本:可以为空白或A、B、C、D等字母,越往后代表内核越新9、代表功耗:L=低功耗芯片,空白=普通芯片
  10、内存芯片封装形式:JC=400mil SOJ,TC=400mil TSOP-Ⅱ,TD=13mm TSOP-Ⅱ,TG=16mm TSOP-Ⅱ11、工作速度:55 :183MHZ、5 :200MHZ、45 :222MHZ、43 :233MHZ、4 :250MHZ、33 :300NHZ、L :DDR200、H :DDR266B、 K :DDR266AInfineon(亿恒)
  Infineon是德国西门子的一个分公司,目前国内市场上西门子的子公司Infineon生产的内存颗粒只有两种容量:容量为128Mbits的颗粒和容量为256Mbits的颗粒。编号中详细列出了其内存的容量、数据宽度。Infineon的内存队列组织管理模式都是每个颗粒由4个Bank组成。所以其内存颗粒型号比较少,辨别也是最容易的。
  HYB39S128400即128MB/ 4bits,“128”标识的是该颗粒的容量,后三位标识的是该内存数据宽度。其它也是如此,如:HYB39S128800即128MB/8bits;HYB39S128160即128MB/16bits;HYB39S256800即256MB/8bits。
  Infineon内存颗粒工作速率的表示方法是在其型号最后加一短线,然后标上工作速率。
  -7.5——表示该内存的工作频率是133MHz;
  -8——表示该内存的工作频率是100MHz。
  例如:
  1条Kingston的内存条,采用16片Infineon的HYB39S128400-7.5的内存颗粒生产。其容量计算为: 128Mbits(兆数位)&TImes;16片/8=256MB(兆字节)。
  1条Ramaxel的内存条,采用8片Infineon的HYB39S128800-7.5的内存颗粒生产。其容量计算为: 128Mbits(兆数位) &TImes; 8 片/8=128MB(兆字节)。
  KINGMAX、kTI
  KINGMAX内存的说明
  Kingmax内存都是采用TinyBGA封装(Tiny ball grid array)。并且该封装模式是专利产品,所以我们看到采用Kingmax颗粒制作的内存条全是该厂自己生产。Kingmax内存颗粒有两种容量:64Mbits和128Mbits。在此可以将每种容量系列的内存颗粒型号列表出来。
  容量备注:
  KSVA44T4A0A——64Mbits,16M地址空间 × 4位数据宽度;KSV884T4A0A——64Mbits,8M地址空间 × 8位数据宽度;KSV244T4XXX——128Mbits,32M地址空间 × 4位数据宽度;KSV684T4XXX——128Mbits,16M地址空间 × 8位数据宽度;KSV864T4XXX——128Mbits,8M 地址空间 × 16位数据宽度。
  Kingmax内存的工作速率有四种状态,是在型号后用短线符号隔开标识内存的工作速率:
  -7A——PC133 /CL=2;
  -7——PC133 /CL=3;
  -8A——PC100/ CL=2;
  -8——PC100 /CL=3。
  例如一条Kingmax内存条,采用16片KSV884T4A0A-7A 的内存颗粒制造,其容量计算为: 64Mbits(兆数位)×16片/8=128MB(兆字节)。
  Micron(美光)
  以MT48LC16M8A2TG-75这个编号来说明美光内存的编码规则。
  含义:
  MT——Micron的厂商名称。
  48——内存的类型。48代表SDRAM;46 代表DDR。
  LC——供电电压。LC代表3V;C 代表5V;V 代表2.5V。
  16M8——内存颗粒容量为128Mbits,计算方法是:16M(地址)×8位数据宽度。
  A2——内存内核版本号。
  TG——封装方式,TG即TSOP封装。
  -75——内存工作速率,-75即133MHz;-65即150MHz。
  实例:一条Micron DDR内存条,采用18片编号为MT46V32M4-75的颗粒制造。该内存支持ECC功能。所以每个Bank是奇数片内存颗粒。
  其容量计算为:容量32M ×4bit ×16 片/ 8=256MB(兆字节)。
  Winbond(华邦)
  含义说明:
  W XX XX XX XX
  1 2 3 4 5
  1、W代表内存颗粒是由Winbond生产
  2、代表显存类型:98为SDRAM,94为DDR RAM
  3、代表颗粒的版本号:常见的版本号为B和H;4、代表封装,H为TSOP封装,B为BGA封装,D为LQFP封装5、工作频率:0:10ns、100MHz;8:8ns、125MHz;Z:7.5ns、133MHz;Y:6.7ns、150MHz;6:6ns、166MHz;5:5ns、200MHz内存的位置
  内存条的位置均在主板之上,笔记本与台式机的内存位置稍有不同。
  1、笔记本内存位置(笔记本一般可插2根内存条,红框内的白色部分为内存插槽,绿色的为内存条);内存工作原理及作用
  2、台式机内存位置(台式机一般可插4根内存条,红框内的黄色与蓝色部分为内存插槽,绿色的为内存条)。
  内存工作原理及作用

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