1、内存知识培训内存知识培训 Sunpeng Sunpeng 2015-7-2 2015-7-2 培训内容n内存的简介内存的简介n内存的分类内存的分类n内存的工作原理内存的工作原理n内存的物理结构内存的物理结构n内存的性能参数内存的性能参数内存（Computer memory）也被称为存储器，是一种利用半导体技术做成电子设备，用来存储数据，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，因此内存的性对计算机的影响非常大。内存的简介内存的分类（ROM和RAM）只读存储器（只读存储器（ROMROM）只读存储器（只读存储器（Read Only Memory
2、Read Only Memory），在制造），在制造ROMROM的时候，的时候，信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。会丢失。ROMROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROMBIOS ROM，SPD芯片，Flash Memory。随机存储器（RAM）随机存储器（Random Access Memory）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢
3、失。根据结构和工作原理 RAM又可分为两类：静态RAM（Static RAM ）和动态RAM（Dynamic RAM ）。我们通常所说的内存条就是将动态RAM集成块集中在一起的一小块电路板。内存的分类（静态和动态RAM）静态RAM静态RAM是靠双稳态触发器来记忆信息的，在不断电的情况下，其中的信息保持不变，因而不必定期刷新。动态RAM动态RAM是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。所以主内存通常采用动态RAM，而高速缓冲存储器（Cache）则使
4、用静态RAM。内存的分类SDRAM(同步动态随机存储器)SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，在同一时钟周期内只能读取/写入一次，并且只在时钟上升的时候读取/写入，如果是同时请求，只能先等其中一个处理动作完成。DDR=Double Data Rate（双倍速率同步动态随机存储器）。在一个时钟周期内传输两次数据，在时钟上升和下降时各传输一次数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍内存的分类内存的工作原理内存寻址 首先，内存从CPU获得查找某个数据的指令，然后再找出存取资料的位置时（这个动作称为“寻址”），它先定出横坐
5、标（也就是“列地址”）再定出纵坐标（也就是“行地址”），这就好像在地图上画个十字标记一样，非常准确地定出这个地方。对于电脑系统而言，找出这个地方时还必须确定是否位置正确，因此电脑还必须判读该地址的信号，横坐标有横坐标的信号（也就是RAS信号，Row Address Strobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号，Column Address Strobe），最后再进行读或写的动作。因此，内存在读写时至少必须有五个步骤：分别是画个十字（内有定地址两个操作以及判读地址两个信号，共四个操作）以及或读或写的操作，才能完成内存的存取操作。 内存的工作原理内存传输内存传输 为了储存资料，或者是从内存
6、内部读取资为了储存资料，或者是从内存内部读取资料，料，CPUCPU都会为这些读取或写入的资料编上地址都会为这些读取或写入的资料编上地址（也就是我们所说的十字寻址方式），这个时（也就是我们所说的十字寻址方式），这个时候，候，CPUCPU会通过地址总线（会通过地址总线（Address BusAddress Bus）将地）将地址送到内存，然后数据总线（址送到内存，然后数据总线（Data BusData Bus）就会）就会把对应的正确数据传回去给把对应的正确数据传回去给CPUCPU使用。使用。 内存的工作原理存取时间 所谓存取时间，指的是CPU读或写内存内资料的过程时间，也称为总线循环（bus cyc
7、le）。以读取为例，从CPU发出指令给内存时，便会要求内存取用特定地址的特定资料，内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU，一直到CPU收到数据为止，便成为一个读取的流程。因此，这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令，内存回复指令，并丢出资料给CPU的过程。我们常说的6ns（纳秒）就是指上述的过程所花费的时间，而ns便是计算运算过程的时间单位。我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度，比如6ns的内存实际频率为16ns166MHz（如果是DDR就标DDR 333，DDR2就标DDR2 667,DDR3就标 DDR3 1333）。 内存的工作原理内存延迟 内存的延迟时间,一般的说明内存
8、延迟涉及四个参数CAS（Column Address Strobe 行地址控制器）延迟，RAS（Row Address Strobe列地址控制器）延迟，RAS Precharge（RAS预冲电压）延迟，Act-to-Precharge（相对于时钟下沿的数据读取时间）延迟。其中CAS延迟比较重要，它反映了内存从接受指令到完成传输结果的过程中的延迟。大家平时见到的数据3336中，第一参数就是CAS延迟（CL3）。当然，延迟越小速度越快。内存的物理结构SPDSPD内存固定卡口内存固定卡口 内内存存颗颗粒粒内内存存脚脚定定位位缺缺口口奇奇偶偶校校验验金手指金手指内存的物理结构部件名称 说明 1 PCB
9、板 多为绿色，4层或6层的电路板，内部有金属布线，6层设计要比4层的电气性能好，性能更稳定，名牌内存多采用6层设计。 2 金手指 金黄色的触点，与主板连接的部分，数据通过“金手指”传输。金手指是铜质导线，易氧化，要定期清理表面的氧化物。 3 内存芯片 是内存的灵魂所在，决定着内存的性能、速度、容量等，也叫内存颗粒。市场上内存种类很多，但内存颗粒的型号却并不多，常见的有HY、SAMSUNG、Micron等几种品牌。不同品牌的内存颗粒，速度、性能不尽相同。 4 内存颗粒位 预留的一片内存芯片位置，供其他采用这种封装模式的内存条使用。此处预留的是一个ECC校验模块位置。 5 内存固定缺口 内存插到主
10、板上后，主板内存插槽的两个夹子便扣入该缺口，可以固定内存条。 6内存脚缺口 内存脚上的缺口有两点作用：一是用来防止内存插反的；二是用来区分不同的内存。 7SPD 是一个八脚的小芯片，实际上是一个EEPROM，可擦写存储器。有一定的容量，里面的每一位都代表特定的意思，包括内存的容量、组成结构、性能参数和厂家信息。 内存的物理结构偶校验奇偶校验奇 内存的内存的“奇偶校验奇偶校验”。内存中最小的单位是比特，也称为。内存中最小的单位是比特，也称为“位位”，位，位有只有两种状态分别以有只有两种状态分别以1 1和和0 0来标示，每来标示，每8 8个连续的比特叫做一个字节个连续的比特叫做一个字节（byteb
11、yte）。不带奇偶校验的内存每个字节只有）。不带奇偶校验的内存每个字节只有8 8位，如果其某一位存储了位，如果其某一位存储了错误的值，就会导致其存储的相应数据发生变化，进而导致应用程序发生错误的值，就会导致其存储的相应数据发生变化，进而导致应用程序发生错误。而奇偶校验就是在每一字节（错误。而奇偶校验就是在每一字节（8 8位）之外又增加了一位作为错误检位）之外又增加了一位作为错误检测位。在某字节中存储数据之后，在其测位。在某字节中存储数据之后，在其8 8个位上存储的数据是固定的，因个位上存储的数据是固定的，因为位只能有两种状态为位只能有两种状态1 1或或0 0，假设存储的数据用位标示为，假设存储
12、的数据用位标示为1 1、1 1、1 1、0 0、0 0、1 1、0 0、1 1，那么把每个位相加（，那么把每个位相加（1 11 11 10 00 01 10 01 15 5），结果是奇数，），结果是奇数，那么在校验位定义为那么在校验位定义为1 1，反之为，反之为0 0。当。当CPUCPU读取存储的数据时，它会再次把读取存储的数据时，它会再次把前前8 8位中存储的数据相加，计算结果是否与校验位相一致。从而一定程度位中存储的数据相加，计算结果是否与校验位相一致。从而一定程度上能检测出内存错误，奇偶校验只能检测出错误而无法对其进行修正，同上能检测出内存错误，奇偶校验只能检测出错误而无法对其进行修正，
13、同时虽然双位同时发生错误的概率相当低，但奇偶校验却无法检测出双位错时虽然双位同时发生错误的概率相当低，但奇偶校验却无法检测出双位错误误。ECCECCECCECC的英文全称是的英文全称是“ Error Checking and Correcting”“ Error Checking and Correcting”（错误检（错误检查和纠正），从这个名称就可以看出它的主要功能就是查和纠正），从这个名称就可以看出它的主要功能就是“发现并纠发现并纠正错误正错误”。 是整个计算机系统在工作时更趋于安全稳定。如果数据是整个计算机系统在工作时更趋于安全稳定。如果数据位是位是8 8位，则需要增加位，则需要增加5
14、 5位来进行位来进行ECCECC错误检查和纠正，数据位每增加错误检查和纠正，数据位每增加一倍，一倍，ECCECC只增加一位检验位，也就是说当数据位为只增加一位检验位，也就是说当数据位为1616位时位时ECCECC位为位为6 6 位，位，3232位时位时ECCECC位为位为7 7位，数据位为位，数据位为6464位时位时ECCECC位为位为8 8位，它同样也是位，它同样也是在数据位上额外的位存储一个用数据加密的代码。当数据被写入内在数据位上额外的位存储一个用数据加密的代码。当数据被写入内存，相应的存，相应的ECCECC代码与此同时也被保存下来。当重新读回刚才存储的代码与此同时也被保存下来。当重新读
15、回刚才存储的数据时，保存下来的数据时，保存下来的ECCECC代码就会和读数据时产生的代码就会和读数据时产生的ECCECC代码做比较。代码做比较。如果两个代码不相同，他们则会被解码，以确定数据中的那一位是如果两个代码不相同，他们则会被解码，以确定数据中的那一位是不正确的。然后这一错误位会被抛弃，内存控制器则会释放出正确不正确的。然后这一错误位会被抛弃，内存控制器则会释放出正确的数据。的数据。内存的物理结构接口类型（SIMM）SIMM（Single Inline Memory Module，单列直插内存模块）内存条通过金手指与主板连接，内存条正反两面都带有金手指，两侧金手指都提供相同信号的内存结构
16、，它多用于早期的FPM和EDD DRAM，最初一次只能传输8bit数据，后来逐渐发展出16bit、32bit的SIMM模组，其中8bit和16bitSIMM使用30pin接口，32bit的则使用72pin接口。在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代。内存的物理结构接口类型（DIMM）DIMM（Dual Inline Memory Module，双列直插内存模块的金手）指两端不像SIMM那样是互通的，它们各自独立传输信号，因此可以满足更多数据信号的传送需要。同样采用DIMM，SDRAM 的接口与DDR内存的接口也略有不同，SDRAM DIMM为168PinDIMM结构，金
17、手指每面为84Pin，金手指上有两个卡口，用来避免插入插槽时，错误将内存反向插入而导致烧毁；DDR DIMM则采用184Pin DIMM结构，金手指每面有92Pin，金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同，是二者最为明显的区别。DDR2 DIMM为240pin DIMM结构，金手指每面有120Pin，与DDR2 DIMM一样金手指上也只有一个卡口，但是卡口的位置与DDR DIMM稍微有一些不同，因此DDR内存是插不进DDR2 DIMM的，同理DDR2内存也是插不进DDR DIMM的，因此在一些同时具有DDR DIMM和DDR2 DIMM的主板上，不会出现将内存插错插槽的问题。内存的物理结构内存的
18、性能参数内存容量指内存条的存储容量，系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成，即8bit（比特，也称“位”）。按照计算机的二进制方式，1Byte=8bit；1KB=1024Byte；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB。系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和，内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定。不同主板芯片组可以支持的容量不同，因此在选择内存时要考虑主板内存插槽数量，并且可能需要考虑将来有升级的余地。内存的性能参数内存的性能参数内存的频率实际分为三种如下： 一，内存核心频率-（内部电容的刷新频率） 内存核心
19、频率是内存的真实运行频率 一般为100MHz；133MHz；166MHz；200MHz 二，时钟频率-（I/O Bbuffer 输入输出缓冲的传输频率） 在DDR2/3产品均是提高时钟频率，而内存的核心频率没有提高 一般为266MHz；533MHz；667MHz；800MHz 三，有效数据传输频率-（等效频率） 在核心频率不提高的情况下结合时钟频率的提高和预取技术（Prefetch）的翻倍从而达到有效数据传输频率的提高 以DDR3为例一般为：800MHz；1066MHz；1333MHz内存的性能参数内存带宽计算公式 内存带宽=内存时钟频率内存总线位数倍增系数/8（计算带宽时位和字节的换算）以DDR400内存为例，它的运行频率为200MHz，数据总线位数为64bit，由于上升沿和下降沿都传输数据，因此倍增系数为2，此时带宽为：200642/8=3.2GB/s（如果是两条内存组成的双通道，那带宽则为6.4 GB/s）内存的性能参数 谢谢观看！谢谢观看！
