南京新华电脑专修学院硬件维修课件-内存

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第三讲内存内存的存储原理内存的分类内存的性能指标内存的接口标准与其他技术内存的识别与选购 一、内存的存储原理1、概述内存一般指的是随机存储器，简称RAM。静态内存（SRAM）是用做系统的高速缓存，电脑内存指的是动态内存，即DRAM。除此之外，还有各种用途的内存，如显卡使用的VRAM，存储系统设置信息的CMOSRAM等。2、内存的存储原理内存是计算机中临时存储区，可以被CPU直接读取和写入。它是通过不断刷新自身存储单元中的电荷来实现与CPU的信息调用与更新。 二、内存的分类内存可按功能的不同分为只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）、可擦可编程只读存储器EPROM（ErasableProgrammableROM）和随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）1、只读存储器只读存储器中的数据只能被读出，而不能被用户修改和删除。用于存放固定的程序，如早期的主板BIOS、监控程序等。它的特点是只能读不能写，即它存储的内容不会被改写，并且关机后也不会丢失。因此ROM被用来存放开机就要首先执行的BIOS程序。 2、随机存取存储器主存，其中的数据可以随时改写，不过在断电后，数据会丢失。分为静态存储器和动态存储器。动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，因此成本比较低，适用于作大容量存储器。如：高速缓存（Cache）使用静态RAM，动态RAM需要设置刷新电路。 内存按技术规格划分可分为：EDO内存、SDRAM、DDR、Rambus1、EDO内存：全称（ExtendedDataOut）外扩充数据模式存储器.这种内存主要用于古老的MMX和486机型上面，也有部分厂家在PII的笔记本电脑中仍然使用EDO内存，这种EDO单条最高容量只有64M，而且由于EDO内存的工作电压为5V和现在常用的SDRAM的3.3V相比更费电一些，所以很快就被SDRAM内存所取代。 EDODRAM内存条 2、SDRAM:SynchronousDRAM是一种新的DRAM架构的技术；它运用晶片内的clock使输入及输出能同步进行。所谓clock同步是指记忆体时脉与CPU的时脉能同步存取资料。SDRAM节省执行指令及数据传输的时间，故可提升计算机效率。SDRAM的接口方式为168线，金手指处有两个缺口。 SDRAM内存条 3、DDR内存：（DoubleDateDRAM)，DDR是一种新诞生的内存技术，即双速率的DRAM，顾名思义，就是双数据传输模式。之所以称其为“双”，也就意味着有“单”，我们日常所使用的SDRAM都是“单数据传输模式”，这种内存的特性是在一个内存时钟周期中，在一个方波上升沿时进行一次操作（读或写）。 而DDR则引用了一种新的设计，其在一个内存时钟周期中，在方波上升沿时进行一次操作，在方波的下降沿时也做一次操作，之所以在一个时钟周期中，DDR则可以完成SDR两个周期才能完成的任务，所以理论上同速率的DDR内存与SDR内存相比，性能要超出一倍，可以简单理解为100MHZDDR=200MHZSDR。 DDR内存条 DDR内存采用184线结构，DDR内存不向后兼容SDRAM，要求专为DDR设计的主板与系统，如下图： DDRII新一代内存标准，其最小带宽为DDR的两倍，实际工作时钟频率最高可达800MHZ（目前甚至可达1066MHZ）。工作电压也降至1.8V，采用FBGA技术封装。DDRIII最新一代内存技术，其最高工作频率可达2000MHZ（目前主流为1333MHZ和1600MHZ），工作电压更是降至1.5V。 4、Rambus内存是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同，它采用了串行的数据传输模式。是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品，它使得新一代的处理器可以发挥出最佳的功能。目前，RAMBUS内存可提供600、800和1066MHz三种速度，目前主要有64M，128M，256M，512M四种规格。RAMBUSInc宣称这种新的技术能够提供十倍于普通DRAM和三倍于PC100SDRAM的性能，单根的RAMBUSDRAM，即RDRAM，是DDR400内存的2倍左右同时在时钟频率速度上也远超同类内存，并且每条Rambus内存模组均有金属防护罩，可以有效防止静电和灰尘对内存造成损伤.最大带宽达1.6GB/秒,有多个高性能、大带宽的通道,RDRAM提供更高、更有效的带宽缺点：使用起来非常不方便，必须成对使用（单条不能用）而且使用RAMBUS内存的时候所有的空插口必须屏蔽掉。还有发热量非常大（工作电压为2.5V），所以被intel放弃。 三、内存的性能指标1、内存的容量内存的容量是指内存的总大小，是存储器可以容纳的二进制信息量，单位MB，常见的DDR技术内存条容量以1GB和2GB居多。显示内存通常为128、256、512和1GB。 2．内存速度常用内存芯片的速度为几十nS到几个nS，显然数值越小速度越快。内存总线的速度是指CPU到内存之间的总线速度，由总线工作时钟决定，如33MHz、66MHz、100MHz和133MHz等，显然数值越大速度约快。所谓PC-100和PC-133的SDRAM内存条，就是指分别满足100MHz和133MHz总线的内存。由于频率和周期互为倒数，10nS和7.5nS的内存应分别对应于100MHz和133MHz总线时钟。 3、CL（CASLatency）为CAS（ColumnAddressStrobe，列地址控制器）的延迟时间，在一定频率下衡量不同规范内存的重要标志之一。延迟时间用公式来计算：总延迟时间=系统时钟周期×CL模式数+存取时间 4．奇偶校验奇偶校验就是在每一字节（8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8个位上存储的数据是固定的，因为位只能有两种状态1或0，假设存储的数据用位标示为1、1、1、0、0、1、0、1，那么把每个位相加（1＋1＋1＋0＋0＋1＋0＋1＝5），结果是奇数。对于偶校验，校验位就定义为1，反之则为0；对于奇校验，则相反。当CPU读取存储的数据时，它会再次把前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。 5．ECCECC（ErrorCheckingandCorrecting，错误检查和纠正）内存，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。当数据被写入内存，相应的ECC代码与此同时也被保存下来。当重新读回刚才存储的数据时，保存下来的ECC代码就会和读数据时产生的ECC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。被纠正的数据很少会被放回内存。假如相同的错误数据再次被读出，则纠正过程再次被执行。重写数据会增加处理过程的开销，这样则会导致系统性能的明显降低。如果是随机事件而非内存的缺点产生的错误，则这一内存地址的错误数据会被再次写入的其他数据所取代。 6、数据位宽度和数据带宽数据位宽指内存同时传输数据的位数，以“位”为单位，如DDR的数据位宽度为64Bit。数据带宽是指内存的数据传输速率，指每秒可以传输的数据量。以DDR内存为例，数据带度为（总线频率×2）×64/8。DDR400总线频率为200MHZ，则数据带宽为3200MB/s，即3.2GB/s。 7、内存的电压内存正常工作所需要的电压值，不同类型的内存电压也不同，但各自均有自己的规格，超出其规格，容易造成内存损坏。SDRAM内存一般工作电压都在3.3伏左右，上下浮动额度不超过0.3伏；DDRSDRAM内存一般工作电压都在2.5伏左右，上下浮动额度不超过0.2伏；而DDR2SDRAM内存的工作电压一般在1.8V左右。具体到每种品牌、每种型号的内存，则要看厂家了，但都会遵循SDRAM内存3.3伏、DDRSDRAM内存2.5伏、DDR2SDRAM内存1.8伏的基本要求，在允许的范围内浮动。 8、单通道与双通道普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器，而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器，在双通道模式下具有128bit的内存位宽，从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽，但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器，理论上来说，两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。 支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组，英特尔平台方面有英特尔的865P/865G/865GV/865PE/875P以及之后的915/925系列；VIA的PT880，ATI的Radeon9100IGP系列，SIS的SIIS655，SIS655FX和SIS655TX；AMD平台方面则有VIA的KT880，NVIDIA的nForce2Ultra400，nForce2IGP，nForce2SPP及其以后的芯片。 四、内存的接口标准接口类型是根据内存条金手指上导电触片的数量来划分的，金手指上的导电触片也习惯称为针脚数（Pin）。因为不同的内存采用的接口类型各不相同，而每种接口类型所采用的针脚数各不相同。笔记本内存一般采用144Pin、200Pin接口；台式机内存则基本使用168Pin和184Pin接口。对应于内存所采用的不同的针脚数，内存插槽类型也各不相同。目前台式机系统主要有SIMM、DIMM和RIMM三种类型的内存插槽，而笔记本内存插槽则是在SIMM和DIMM插槽基础上发展而来，基本原理并没有变化，只是在针脚数上略有改变。 1、内存插槽（内存接口标准）最初的计算机系统通过单独的芯片安装内存，那时内存芯片都采用DIP（Dualin-linePackage，双列直插式封装）封装，DIP芯片是通过安装在插在总线插槽里的内存卡与系统连接，此时还没有正式的内存插槽。DIP芯片有个最大的问题就在于安装起来很麻烦，而且随着时间的增加，由于系统温度的反复变化，它会逐渐从插槽里偏移出来。随着每日频繁的计算机启动和关闭，芯片不断被加热和冷却，慢慢地芯片会偏离出插槽。最终导致接触不好，产生内存错误。 SIMM（SingleInlineMemoryModule，单内联内存模块）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。金手指可以在两面提供不同的信号，也可以提供相同的信号。SIMM就是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构，它多用于早期的FPM和EDDDRAM，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。 DIMM（DualInlineMemory，双内联内存模块）DIMM与SIMM相当类似，不同的只是DIMM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，SDRAMDIMM为168PinDIMM结构，金手指每面为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；DDRDIMM则采用184PinDIMM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。DDR2DIMM为240pinDIMM结构，金手指每面有120Pin，与DDRDIMM一样金手指上也只有一个卡口，但是卡口的位置与DDRDIMM稍微有一些不同，因此DDR内存是插不进DDR2DIMM的，同理DDR2内存也是插不进DDRDIMM的，因此在一些同时具有DDRDIMM和DDR2DIMM的主板上，不会出现将内存插错插槽的问题。 168针DIMM插槽 184针DIMM插槽 240线DIMM内存插槽 RIMMRIMM是Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型，RIMM内存与DIMM的外型尺寸差不多，金手指同样也是双面的。RIMM有也184Pin的针脚，在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。RIMM非ECC版有16位数据宽度，ECC版则都是18位宽。由于RDRAM内存较高的价格，此类内存在DIY市场很少见到，RIMM接口也就难得一见了。 2、金手指金手指（connectingfinger）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。不过因为金昂贵的价格，目前较多的内存都采用镀锡来代替，从上个世纪90年代开始锡材料就开始普及，目前主板、内存和显卡等设备的“金手指”几乎都是采用的锡材料，只有部分高性能服务器/工作站的配件接触点才会继续采用镀金的做法，价格自然不菲。 内存金手指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。 不同针脚DIMM接口对比 3、笔记本内存规格为了满足笔记本电脑对内存尺寸的要求，SO-DIMM（SmallOutlineDIMMModule）也开发了出来，它的尺寸比标准的DIMM要小很多，而且引脚数也不相同。同样SO-DIMM也根据SDRAM和DDR内存规格不同而不同，SDRAM的SO-DIMM只有144pin引脚，而DDR的SO-DIMM拥有200pin引脚。此外笔记本内存还有MicroDIMM和MiniRegisteredDIMM两种接口。MicroDIMM接口的DDR为172pin，DDR2为214pin；MiniRegisteredDIMM接口为244pin，主要用于DDR2内存。 144PinSO-DIMM笔记本内存200PinSO-DIMM笔记本内存 4、内存颗粒封装颗粒封装其实就是内存芯片所采用的封装技术类型，封装就是将内存芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大，封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。 CSPCSP（ChipScalePackage），是芯片级封装的意思。CSP封装最新一代的内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14，已经相当接近1:1的理想情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的BGA的1/3，仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。 四、内存的识别与选购1、多大的内存的才够用2、品牌的选择3、注意印刷电路板4、选择良好的经销商 课后总结：通过本章学习，掌握内存性能指标、接口标准。了解内存的识别和选购。作业：内存按技术规格可以分为哪几类？什么是内存的ECC校验技术？