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计算机硬件工程师教程第五章系统存储器 系统存储器也称为内存,它是主机上重要的部件之一,是CPU与其他设备沟通的桥梁由于系统存储器所存储的数据有些是永久的,有些是暂时的,所以它就有着不同形式、功能与作用,在本章中,我们就为大家就系统存储器做一番介绍第一节内存在系统中的作用 很多人对内存都有一个疑问,那就是它在整个电脑系统中的地位和作用是怎样的呢?我们可以做这样一个形象的比喻:一台电脑就像我们每个人天天工作的办公室,而正在工作的人就是CPU,有许多有待处理的信息都储存在文件柜里,电脑硬盘或者是软盘和CD-ROM就像是这个文件柜;为了从文件柜中获得有关信息,工作人员必需时常地拉开文件柜,抽取各类文件,并把这些文件放到自己的桌面上以方便工作,而这个桌面就相当于电脑的内存了桌面越大,可以摆放的文件数量就越多,使用者就不必经常打开文件柜抽取或存放文件,这样他的工作效率也就会提高同样的,如果机器的内存越大,从硬盘中可以调用的文件也就越多,因为内存的读取速度要比硬盘快很多,这样当CPU调用文件时,只要从内存中调用就可以了,这样整机的性能就会有所提高许多使用Photoshop的用户都非常清楚,如果使用配置有128MB内存的电脑处理__时,可以看到硬盘灯经常在闪亮,这就说明了内存不够用,系统需要使用硬盘作为文件的存储空间,此时整机会处于一个“假死机”的状态下;而当用户将内存加大到256MB或者更高时,在处理__时就很难出现上面的那种情况了,由此我们就可以看出内存在系统中的重要地位了 内存的英文名称为Memory,也称为存储器,它主要分为两类:一类是RAMRandomAc__ssMemory,随机存取存储器,另一类是ROMReadOnlyMemory,只读存储器其中RAM有可以分为两种,一种是DynamicRAM, 动态随机存取存储器;另一种是StaticRAM,静态随机存取存储器由于DRAM具有集成度高、结构简单、功耗低、生产成本低等特点,所以主要应用在计算机的主存储器当中而SRAM机构相对比较复杂、集成度低、造价高、速度快,所以一般SRAM多应用于高速小容量存储器——如Cache第二节内存历史简介
一、30pinSIMM时代 在80286以前的计算机中,内存芯片大多直接焊接在主板上的而我们所熟悉的内存条是从80286主板开始的,这个时候的内存条为30pin、256KB,而且必须是由9片其中8片为数据位,1片为校验位组成一个bank组,在今天看来,这样的配置简直难以想象 俗话说物以稀为贵,那时候的内存条__特别高,有“两条内存一寸金”的说法,30pin的16MB内存条在当时属于稀罕之物,价值人民币约4000~5000元时至今日,目前有很多工控机、通讯设备上仍然在使用30pinSIMM内存条,只是个人电脑配件市场上非常少见而已
二、72pinSIMMFPMFastPageMode/EDO时代 ___时代主要是30pinSIMMFPM和72pinSIMMFPM二分天下FPMRAM也称“快页模式内存”,是用在___及奔腾级计算机的普通内存,为72线,5V电压,带宽为32bit,速度都在60ns以上,目前已被淘汰,市场上的产品甚少EDOExtendedDataOutRAM也称“扩展数据输出内存”与FPMRAM有基本相同的应用范围,有72线和168线之分,5V电压,带宽32bit,速度都在40ns以上,目前也已被淘汰由于奔腾及其以上级别的CPU数据总线宽度都是64bit甚至更高,所以EDORAM与FPMRAM都必须成对使用因为EDORAM取消了扩展数据输出内存与传输内存的两个存储周期之间的时间间隔,即缩短了等待输出地址的时间,所以在大量数据存取操作时,可以大大缩短存取时间,效率提高了20%~30%,这也是EDO内存比FPM内存性能高的主要原因
三、168pin的SDRAM时代 SDRAM也称“同步动态内存”,都是168线、带宽64bit、
3.3V电压其工作原理是将RAM与CPU以相同的时钟频率进行控制,使RAM和CPU的外频同步,__取消等待时间按照SDRAM工作频率的发展,我们可简单地按技术规范将SDRAM划分以下几类
1.PC66规范 最先出现在市场上的SDRAM均属于IntelPC66技术规范,当时支持168pinEDO/SDRAMDIMM内存的是Intel的VX芯片组作为最早支持64bitDIMM内存技术的主流芯片组,此款芯片组对内存条的支持仅仅是过渡性的,功能并不完善Intel随后发布的TX芯片组对SDRAM提供了更好的支持,采用TX芯片组的主板可设计为提供4个72pin+2个或3个168pin内存扩展槽,如技嘉公司出品的GA-5TX3 该款主板从内存角度上看,无论是兼容性还是扩容性都是一个典型产品因为当时正是EDO与SDRAM交替的时期,所以这段时期内存使用比较杂乱,有许多用户都面临着EDO内存与SDRAM内存混插的情况可是这两种内存的工作电压不一样,如果混合使用,不但要考虑它们之间的速度差别,还要考虑到电压问题,这样对主板厂家的设计技术提出了更高的考验技嘉公司的GA-57X3就允许内存进行混插,从而很好地解决了这个问题
2.PC100规范 当主板的外频由66MHz提升到100MHz时,这个变化可以说是PC架构的一个质的飞跃,但是烦恼也接踵而来,问题的根源就是Intel的PC100技术规范相当严格,其标准无论对芯片厂家还是内存条制造商均提出了很高的技术要求,而且TSOP这种IC集成电路封装方式已经不能满足高速芯片的工作要求,需要厂家对原有设备进行更换,这势必会使厂商的成本提高 另外在PC100的技术规范中,出现了一个同以往内存产品不同的概念——SPDSerialPresen__Detect,串行存在探测,它是一个8针的SOIC封装3mm×4mm、256字节的EEPROMElectricallyErasableProgram__bleROM,电可擦写可编程只读存储器芯片芯片型号多为24LC01B,位置一般处在内存条正面的右侧,里面记录了诸如内存的速度、容量、电压与行、列地址带宽等参数信息当开机时,BIOS将自动读取SPD中记录的信息,这样可以有效地防止死机情况它是识别PC100或者更高频率内存的一个重要标志,可以说是一个必要条件,有SPD的不一定是PC100内存,如果没有则肯定不是
3.PC133规范 随着技术不断进步,CPU速度成倍提高,使得内存速度逐渐成为制约电脑整体性能的一个瓶颈,如果没有合适的技术规范__,那么整个电脑业界的发展脚步就可能放慢 此时,Intel公司推出了RDRAM在后文中会有所介绍的解决方案,而威盛VIA公司联合其他内存厂家,制订了PC133技术规范其中PC133技术是在原PC100技术规范的基础上进行了一些修改,主要是将主频提高到133MHz,仍然带有的SPD芯片只是,将其中的一些技术进行了重新定义但整个制造工艺仍然同PC100一样,这使得内存芯片厂家很容易从PC100转产到PC133,这也使它成为现在内存市场上主流产品之一 PC100的__人除了PC133以外,VCM也是很重要的一员VCM又称之为“虚拟通道存储器”,这也是目前大多数较新的芯片组支持的一种内存标准VCM内存主要是根据是由NEC公司__的一种的“缓存式DRAM”技术制造而成,它集成了“通道缓存”,由高速寄存器进行配置和控制在实现高速数据传输的同时,VCM还维持着与传统SDRAM高度的兼容性,所以通常也把VCM内存称为VCMSDRAMVCM与SDRAM的差别在于不论是不是经过CPU的处理数据,都可先交于VCM进行处理,而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的数据,这就是___VCM要比SDRAM处理数据的速度快20%以上的原因目前可以支持VCMSDRAM的芯片组很多,包括Intel的815E、VIA的694X等基本上,现在能够支持SDRAM的芯片组都可以实现对VCMSDRAM的完整支持,当然还需要主板厂家在BIOS中提供相应的支持
四、RDRAMDirectRambusDRAM Intel在推出PC100后,由于技术的发展,PC100内存的800MB/s带宽已经不能满足需求,而PC133的带宽提高并不大1064MB/s,同样不能满足日后的发展需求此时,Intel与Rambus联合在PC市场__RambusDRAM RambusDRAM是Rambus公司最早提出的一种内存规格,它以前主要应用于高档游戏机中它采用了一种和SDRAM不同的架构——新一代高速简单内存架构,基于一种类RISCRedu__dInstructionSetComputing,精简指令集计算机理论,这个理论可以减少数据的复杂性,使得整个系统性能得到提高Rambus使用400MHz的16位总线,在一个时钟周期内,可以在上升沿和下降沿同时传输数据,这样它的实际速度就为400MHz×2=800MHz,理论带宽为16bit×2×400MHz/
81.6Gb/s,相当于PC100的两倍另外,Rambus也可以储存9位字节,额外的一位是属于保留位,可能以后会作为ECCErrorCheckingandCorrection,错误检查修正校验那么___Rambus的时钟可以高达400MHz呢?秘密就在于它仅使用了30条铜线连接内存控制器和RIMMRambusIn-lineMemoryModules,Rambus内嵌式内存模块,减少铜线的长度和数量就可以降低数据传输中的电磁干扰,从而快速地提高内存的工作频率不过在高频率下,其发出的热量肯定会增加,因此第一款Rambus内存甚至需要自带散热风扇 为了解决此问题,英特尔采用了一种折衷的方案,它把Rambus设计成4种能耗模式:激活、待命、打盹和关闭 在激活模式里,Rambus在
2.2V电压下全速工作当数据传输完毕后,它会自动进入待命模式,把电压降低为仅可保持数据及响应的幅度当下一次数据来临之后,Rambus用100ns的时间回复到激活状态当然在恢复过程中,损失的时间势必会减弱内存子系统的性能,其带宽此时下降为100MB/s,只有理论值的1/16 RDRAM遇到最大的问题是其生产成本高因为RDRAM芯片在非常高的频率600~800MHz下工作,所以在生产过程中,需要非常精密的设备来检测,以确保产品的品质与稳定度在RDRAM的9个生产步骤中,有4步是在执行检测,这相当耗费人力和物力而且RAMBUS公司还要收取生产厂商的专利费,这也是阻碍RDRAM进一步扩展市场的一个原因
五、DDRSDRAM 由于RDRAM的工艺复杂,导致__过高,而且Rambus公司还要收取相应的版权费用于是其他厂家根据Rambus双向脉冲的特点,提出了DDRSDRAM DDRSDRAMDualDateRateSDRAM简称DDR,也就是“双倍速率SDRAM”的意思DDRSDRAM也可以说是传统SDRAM的升级版本,最重要的改变是在数据传输界面上DDR在时钟__上升沿与下降沿各传输一次数据,这使得DDR的数据传输速率为传统SDRAM的两倍由于仅多采用了下降缘__,因此并不会造成能耗增加至于定址与控制__则与传统SDRAM相同,仅在时钟上升缘传输它另一个明显的改变就是增加了一个双向的数据控制接脚当系统中某个控制器发出一个写入命令时,一个DQS信号便会由内存控制器送出至内存而传统SDRAM的DQS接脚则用来在写入数据时做数据遮罩DM,Data__sk用由于数据、数据控制__与数据遮罩同步传输,不会有某个数据传输较快,而有些数据传输较慢的情况 此外DDR的内存可让内存控制器每一组DQ/DQS/DM与DIMM上的颗粒相接时,维持相同的负载,减少对主板的影响在内存内部架构上,传统SDRAM属于8组态Organization,这表示内存核心中的I/O寄存器有8位数据,不过对于8组态的DDRSDRAM而言,内存核心中的I/O寄存器却是16位的,它一次可传输16位数据,在时钟__上升沿时输出8位数据,在下降缘再输出8位数据,这就大大提高了传输的效率此外,为了保持较高的数据传输率,要求电气__必须能较快改变因此,DDR改为支持电压为
2.5V的SSTL2__标准DDR内存型号上可分为两种,一种叫做PC1600,每秒钟可传输
1.6GB的数据,正好是目前100MHzSDRAM内存的两倍另一种叫做PC2100,峰值数据传输率可达每秒
2.6GBDDR与Rambus相比,有如下几个优势一是由于它是在SDRAM内存的基础上__的,因此不仅与目前的个人电脑体系有着很好的兼容性,而且其__生产成本低廉二是它不存在许可协议的问题如果内存厂商要生产Rambus内存条,就必须向Rambus公司缴纳一笔不菲的费用,以获得生产许可证,这无疑影响到厂家的利润,而DDR内存的规格是免费提供的三是这个规范获得了广泛的支持,相信在不久的将来,DDR内存会成为个人电脑中的主流内存
六、其他内存 在技术不断进步中,内存的形式层出不穷,有些可能被广泛采用,如上面我们所谈到的而有些虽然性能优良,但是由于很多原因,没有成为业界标准,也有些仅用于某些专业领域,在这个部分,我们简单地给大家介绍一些其他内存 1.CDRAMCacheDRAM CDRAM是带有高速缓存动态随机存储器,是__三菱电气公司__的专有技术它通过在DRAM芯片上集成一定数量的高速SRAM作为高速缓存存储器,来提高存储器的性能这种芯片使用单一的+
3.3V电源,低压TTL输入输出电平目前三菱电气公司可以提供的CDRAM为4MB和16MB版本,其片内Cache为16KB,与128位内部总线配合工作,可以实现100MHz的数据访问,流水线式存取时间为7ns
2.SLDRAM SLDRAMSynchronousLinkDRAM也叫做同步链动态随机存储器,此标准是由IBM、惠普、苹果、NEC、富士通、东芝、三星和西门子等公司联合制定的一种原本最有希望成为标准高速DRAM的存储器这是一种在原DDRDRAM基础上发展起来的高速动态读写存储器它具有与DRDRAM相同的高数据传输率,但其工作频率要低一些,可用于通信、消费类电子产品、高档PC和服务器中 由于SLDRAM联盟成员之间难以协调一致,加上Intel公司不支持这种标准,所以这种动态存储器现在难成气候
3.FCRAMFastCycleRAM FCRAM也叫做快速循环动态存储器FCRAM由富士通和东芝联合__,数据吞吐速度可达普通DRAM/SDRAM的4倍FCRAM将目标定位在需要极高内存带宽的应用中,比如任务繁忙的服务器、3D图形及多媒体处理等领域FCRAM最主要的特点便是行、列地址同时并行访问,而不像普通DRAM那样,以顺序方式进行首先访问行数据,再访问列数据此外,在完成上一次操作之前,FCRAM便可以开始下一次操作为提高内存的数据吞吐速度,FCRAM和VCM采取了截然不同的两种方式前者从内部入手,后者则“内外一起抓”,在拓宽内存存储单元、芯片接口、内存控制器的带宽上下功夫 FCRAM的__计划自1999年2月初便已开始按照富士通和东芝的协议,它们将联合__64MB、128MB和256MB的FCRAM但和VCM、RDRAM内存技术不同的是,它面向的并不是PC机的主内存,而是诸如显示内存等其他存储器在制造工艺上,由于采用的是
0.22微米工艺,所以FCRAM号称能做出世界上最小的内存颗粒由于芯片__减少,所以在相同的硅晶片上,可生产出更多的颗粒,从而有效提高了这种内存的产量这样,一方面降低了生产成本,另一方面则提高了产品性能富士通公司表示到2001年投入128MB和256MBFCRAM的量产,公司计划到2003年达到每月生产200万~300万片的生产能力
4.笔记本内存 对于___笔记本电脑来说,它使用的内存几乎是千奇百怪,一个品牌、一个机型就有一种内存,或者就是PCMICA内存卡作为主内存到了___阶段,许多厂商的笔记本产品逐步__72pinSODIMM标准笔记本内存,其实此时也存在至少4种72pinSODIMM内存:72pin5VFPMSODIMM、72pin5VEDO72pin
3.3VFPMSODIMM、72pin
3.3VEDOSODIMM 直到PentiumMMX以后阶段,市场上开始出现了144pin
3.3VEDOSODIMM标准笔记本内存,但是仍然存在一些非主流产品,例如:Toshiba的某些机型、Twinhead伦飞的8和9系列由于PentiumⅡ笔记本的出现,随之也出现了新的144pinSDRAMSO-DIMM笔记本标准内存与之配合,至此,笔记本内存逐渐进入标准化时代
5.FlashMemory闪速存储器 FlashMemory由Intel公司首先提出,目前广泛应用于便携式计算机的PC卡内存领域这是一种非易失性存储技术,除非对它施加一个大电压进行擦除,否则它一直可以保持原状态不变保存数据不需电池的支持不加电的情况下,信息可储存长达10年之久及可再写、大容量是它的显著特点它的访问时间可以达到30ns,而且抗震能力强,耗电量低,这对便携机非常有吸引力但是它的缺点也很明显,那就是__昂贵,不太容易普及
6.FRAMFerroelectricRAM,铁电体存储器 FRAM也是一种非易失性存储器,由于在制作过程中大量使用了铁这种元素它可以说是早期大型机中曾采用的铁氧体磁芯的内存的更新版本它经过多次读写操作后性能不会退化,从而克服了FlashMemory遇到的问题,使得它的应用领域更为扩大,因此一些人非常看好FRAM的前景,并把它称作“终极RAM”,如果实用型的FRAM芯片__获得成功,使之具有足够的容量16MB的产品早已宣布生产,相信FRAM有望成为DRAM的最终替代品
7.WRAMWindowsRAM WRAM由Samsung公司提出的,它是一个双端口内存,在RAM芯片上增加了更多的电路,从而提高了图形操作速度,让存储器增加了一些处理图像的能力WRAM以较低的__获得比VRAM更好的效果,这是因为它有自己的处理能力和内部总线,这使得常见图形及图像的一般效果处理无需离开显存,就可以得到处理
8.3DRAM 3DRAM是由Mitsubishi和SunMicrosystem两家公司共同__的,专门为图像和动画设计的一种内存芯片它的芯片中具有Z缓冲电路,通常情况下,3D显卡通过寻找Z缓冲区的像素才可以画出一个3D像素,同时Z缓冲区还要存储该位置原来那个像素的Z坐标,这样会加大系统的负荷而3DRAM内部设有一个ALU运算器,因此它可以直接在RAM芯片进行相应的操作但它不像3D显卡具有读、判断、写、画像素的能力,它只是把像素写到3DRAM,由后者决定是否显示内置的ALU运算器可以执行光栅操作、Alpha混合等比较简单的操作采用3DRAM的视频卡每秒可输送180万个多边形每个多边形有100个像素,这比使用VRAM的视频卡快9倍,所以它是3D显卡理想的显示内存第三节内存的生产工艺
一、内存封装技术 众所周知,原装内存具有良好的稳定性、兼容性并且制造工艺精良,而散装内存无论是稳定性还是兼容性都很难如人意,那这是什么原因呢? 从制造工艺的角度分析,原装内存有着杂牌内存不具备的特点:如使用6层PCB板,相比那些杂牌的散装4层板内存具有更强的稳定性和兼容性大多都使用了独特的内存芯片封装技术如樵风科技的“金”条内存,它使用了其独有的BLP封装技术,而胜创科技King__x则使用了TinyBGA封装技术而Intel公司力推的下一代内存Rambus则使用了μBGA封装技术这些都是某些原装的内存独有的特点,这些特点自然会造成内存条在性能上有所差别 目前市场上可见的内存封装技术主要有TSOPⅡ、BLP、μBGA和TinyBGA四种其中TSOPⅡThin__allOutlinePackage,薄形小尺寸封装被广泛应用于SDRAM内存的制造上,但是随着时间的推移和技术的进步,TSOPⅡ已经越来越不适用于高频/高速的新一代内存,将逐渐被淘汰 BLP是BottomLeadedPlastic底部引出塑封技术的缩写,该技术是新一代封装技术的佼佼者,其芯片__与封装__之比大于1∶
1.1,符合CSPChipSizePackage封装规范不仅高度和__极小,而且电气特性也得到了进一步的提高,制造成本也较低,非常适合SDRAM、RDRAM、DDR等新一代内存的制造如樵风科技的“金”条内存使用了独有的BLP封装技术,它的小尺寸颗粒采用了目前最先进的BLP封装技术,其技术规范符合CSP标准,即芯片__与封装__之比小于1∶
1.14采用BLP技术封装的内存颗粒在电阻、电感、电容以及最大允许频率等电气特性上,表现会特别突出使用BLP封装的内存还有一点好处,就是其散热量很小,电脑用户不用担心内存颗粒过热而导致系统不稳定另外该“金”条内存使用6层电路板,比大部分4层板的内存条电路板都要厚重一些 BLP技术的内存颗粒采用
0.20μm生产工艺,属于目前比较先进的制造水平而一般的PC133内存条,如果其颗粒使用
0.25μm工艺生产,那么其良品率不会高于50%,而且CL只能等于3;但如果使用
0.20μm的工艺制造,其良品率几乎可达到100%,在CL=2的方式下运行也不会有问题μBGA是Tessera的独家专利,尤其适合于工作在高频状态下的RDRAM,但制造成本高昂,比如采用μBGA制造的64MBRDRAM__为3000多元,目前只用于RDRAM的制造上TinyBGA是TinyBallGridArray小型球阵列封装的缩写,其芯片__与封装__之比大于1∶
1.14,是King__x的专利,属于BGA封装技术的一个分支King__x以TinyBGA封装的内存又别有创新它的内存比以TSOPⅡ封装的内存在容量、电气特性、散热方面都具有优势,而且当内存颗粒采用
0.25μm或更小的生产工艺时,成本也会大大降低
二、封装技术的性能比较第四节内存的指标、相关数据及计算方法
一、关于内存的指标
1.tCK tCK代表SDRAM所能运行的最大频率,数字越小说明SDRAM芯片所能运行的频率就越高对于一片普通的PC100的SDRAM内存条来说,其芯片上的标识-10代表了它的运行时钟周期为10ns,即可以在100MHz的外频下正常工作大多数内存标号的尾数表示的就是tCK周期,像PC133标准要求tCK的数值不大于
7.5ns
2.tACtAC也就是最大CAS延迟时的最大数输入时钟,PC100规范要求在CL=3时tAC不大于6ns,而某些内存编号的位数则表示的是这个值目前大多数SDRAM芯片的存取时间为
5、
6、
7、8或10ns这不同于系统时钟周期,它们二者之间是有着本质的区别,读者要对此有足够的认识
3.CLCASLatency CLCASLatency为CASColumnAddressStrobe,列地址控制器的延迟时间,这是纵向地址脉冲的反应时间,也是在一定频率下衡量不同规范内存的重要标志之一比如现在大多数的SDRAM在外频为100MHz时都能在CASLatency=2或3的模式下运行,也就是说这时它们读取数据的延迟时间可以是2个时钟周期也可以是3个时钟周期当然在延迟时间为2个时钟周期时,SDRAM会有更高的效能在SDRAM的制造过程中,可以将这个特性写入SDRAM的EEPROM就是SPD中,在开机时主板的BIOS就会检查此项内容,并以CL=2这一默认的模式运行 对于PC100内存来说,要求当CL的值为3时,tCK的数值要小于10ns、tAC要小于6ns至于为什么要强调是CL=3的时候呢,这是因为对于同一个内存条,当成设置成为不同CL数值时,tCK的值就可能不相同,这样内存所表现的性能与稳定性都不同关于总延迟时间一般用这个公式计算:总延迟时间=系统时钟周期×CL+存取时间tAC,比如某PC100内存的存取时间为6ns,我们设定CL模式数为2即CASatency=2,则总延迟时间=10ns×2+6ns=26ns
二、关于内存的校验 这里很多人都有一种迷惑,因为在我们现在的电脑当中,很少有系统采用校验功能,这使得许多人认为校验功能不重要,其实这是一个误区其实这都是因为厂商为了降低__而造成的后果因为非奇偶校验完全没有容错被人使用的惟一原因是其成本最低,和奇偶校验和ECC技术相比,是一个不需要增加额外的存储器由于带奇偶校验的数据字节为9位,而无奇偶校验的字节只需8位,也就意味着奇偶校验的存储器的成本要比非奇偶校验的存储器成本高
12.5%在一开始,PC机一般都带有校验功能但是随着市场竞争越来越激烈,有些大厂商为了降低__,增强产品的竞争力,在机器中使用了没有校验功能的内存条而他们并没有让广大用户知道,低价的电脑中并不带有校验功能既然业界的___物都这样做,使得其他厂商都开始生产该类产品 由于没有人愿意公布这个信息,使得这个风气逐渐在电脑业界开始蔓延以至于作为业界领袖的Intel公司推出了一款不带校验功能的430FX芯片组而这款芯片组居然成为当年最流行的芯片组所以从430FX芯片组以后,除了430HX芯片组以外,所有的Intel芯片组都不支持校验功能不过随着电脑主频的速度越来越快,系统出错的几率越来越大,所以在PentiumPro和PentiumⅡ以后的芯片组中,都开始支持校验功能,而且越来越多的人也认识到这类存储器的重要性,尤其是那些打算__服务器的用户,对这个功能更加__下面简单介绍一下两种校验方法,一个是奇偶校验,另一个是ECC校验
1.奇偶校验 一个工业标准的PC机里,存储器应该有9片存储芯片,每一片处理一位数据,其中8位表示一个字符,加上一个称为奇偶位的附加位奇偶位使存储器控制电路在其他8位表示标签,这样可以对系统中每个字节的完整性作内置的交叉检查如果检测到一个错误,计算机会提示用户系统出现故障如果系统在Windows这样的图形操作系统下运行,一个奇偶校验错误通常由系统自己处理为锁定系统当重新启动时,BIOS检测错误并给出相应的错误信息 奇偶校验有两个基本优点 ●奇偶校验可以防止基于不正确数据所作错误计算的结果 ●奇偶校验可以准确定位错误的来源,有助于问题的解决,改善了系统的可服务性
2.ECC ECC是新型PC100内存中普遍提到的一种技术名词,它是内存校验的一种所谓ECC也就是英文“ErrorCheckingandCorrecting”错误检查和纠正的简称ECC与传统的奇偶校验Parity类似,然而奇偶校验只能检测到错误所在,并不能进行纠正,ECC却可以纠正绝大多数错误ECC在简单奇偶错误检测的基础上前进了很多ECC不仅缉拿良策一个错误,而且能够纠正一位的错误,这意味着系统能在不中断和不破坏数据的情况下继续运行在大多数PC上实现的ECC只能检测而不能纠正两位错误因为在存储器中,大约有98%的错误是一位变化,伴随在存储器中最常见的ECC类型是一个访问数据字里检测和纠正一位错这类ECC就是所谓的SED-DED单位纠错,双位检错一般在432位,如___系列位字节系统中,32位外还需要附加7位校验位,此时ECC显然要比无奇偶校验和带奇偶校验的代价要高但在8字节64位,如Pentium系列系统中,64位以外需要附加8个校验位,这与奇偶校验的成本相同所以如果芯片组支持ECC功能,可以为电脑选购代奇偶校验的能内存条
三、内存的编号我们经常可能碰到以下问题:手上有一个内存,却不知道它的容量大小,64MB还是128MB?或者不知道它的工作频率是多少,PC100还是PC133碰到这样的情况,上机测试是最好的方法,但有时条件可能不允许,那么此时我们应该怎么办呢?其实很简单,内存的信息都在内存本身上印刷着尽管内存颗粒生产厂家、生产日期、封装形式以及在颗粒上印刷的文字不一样,但是我们可以从内存的编号上得到我们想要的信息在内存芯片的标识中,通常包括以下几个内容:厂商名称、单片容量、芯片类型、工作速度、生产日期等,其中还可能有电压、容量系数和一些厂商的特殊标识在里面如以“HYB39S64800AF-8”为例,其中最前面的“HYB”代表的是芯片生产厂商的标志,表示该颗粒为Siemens西门子生产的39S代表厂商的内部标识一般为三位,但也可能为二位;64是指64Mbit的容量注意是bit,而不是Byte;其后面不同厂家标法不太一样对于Siemens来说,-8表示其工作频率为8ns,就是可以工作在125MHz具体的厂商代号如下:HYHyundai,现代电子、GMLG-Semicon、LHSHARP、KM或MSAMSUNG三星、M5MHitsubishi、MBFujitsu、MCMMotorola、MN__tsu____a、M__OKI、MTMicron、TC或TDToshiba东芝、TITMS德州仪器、HMHitachi日立、TMSTI、uPDNEC、NNNPNX、BMIBM但请注意,由于没有统一的工业标准,不同厂家内存颗粒定义可能不太一样比如有些厂家可能会在标识里面定义了内存的位数如对“GM72V161621CT10K”内存,我们可以从编号判断该内存颗粒为LG生产,单颗容量为16Mbit2Mbyte的内存,而其后的16表示每块小芯片的位数是16位,对于现在64位的总线系统来说,至少需要4片这样的芯片才能构成可用的内存条这时候这条由4片小芯片构成的内存条容量是16Mbit/8×4=8MB,它就是8MB一条的内存如果内存条上有8片这样的芯片,当然就是16MB的内存该方法也可用来计算显卡芯片上总线的带宽在“-”后的数字表示芯片的系统时钟周期或存取时间该数值的具体需要看具体的厂家的规定如LGS的-10K,表明其工作频率可为10ns,也就是说可以在100MHz下运行另外对于PC100内存产品,其编号一般表示为:PCX-ABC-DEF的形式,X代表工作频率,66MHz或100MHz等;A代表最小的CASLatency数,一般为2或3;B代表最小的tRCDRAS相对CAS的延时时间,时钟数一般是2;C代表最小RAS预充电时间,时钟数一般是2;D代表最大tAC,Ac__sstimefromCLK时间,多为6ns、7ns等数值;E代表SPD的版本号V
1.2;F是一个保留值为0下面我们对常见的内存颗粒进行具体介绍:
1.LGS编号通常为:GM72Vabcde1fgThiab:容量Mbitcd:数据位宽位e:内存条包括的Bank数f:内核的版本号越往后越新,可为空白g:若是“L”就是低功耗,普通型为空白hi:速度现在LG的内存后缀有T-S和T-H两种,前者代表PC100的颗粒,后者代表PC133的颗粒,分别用来取代原有的-7JK和-
752.现代电子Hyundai编号通常为:HY5abcdefgh0ijkl-mn5a:芯片类型,57为SDRAM,5D为DDRb:电压,V为
3.3v,U为
2.5v,空白为5vcde:容量Mbit和刷新速度kRef.fg:数据位宽位h:内存条包括的Bank数,
1、
2、3分别为
2、
4、8个Bank0:接口界面,0:LVTTL;1:SSTL3;2:SSTL_2;3:MixedInte_____;i:内核的版本号可为空白j:若是“L”就是低功耗,普通型则为空白kl:封装形式的编号m:速度n:通常P比S的好一些编注现代的内存事业部已经被LG所并购,但是在市场上和一些用户手中还有部分现代的内存,所以在本书中仍然列出现代内存的资料,以作参考
3.三星电子Samsung编号通常为:KM4abScd0efgT-hab:数据位宽位abcd=容量Mbite:内存条包括的Bank数,
1、
2、3分别为
2、
4、8个Bankf:内存接口,0=LVTTL、1=SSTLg:内存版本,空白=第1代、A=第2代、B=第3代T:封装类型,T=TSOPⅡ400milh:电源供应,G=自动刷新、F=低电压自动刷新
4.NEC编号通常为:D45abcdeG5-Afgh-ijkab:容量Mbitc:数据位宽位d:内存条包括的Bank数,
3、4都表示4个e:内存接口,1=LVTTL
5.西门子Siemens编号通常为:HYB39Sabcd0eTf-gab:容量Mbitcd:数据位宽位e:内核的版本号越后越新,可为空白f:若是“L”就是低功耗,普通型则为空白
6.Micron其编号通常为:MT48abcdMefAgTG-hijab:芯片类型,LC为SDRAM;46V为DDRcd*ef=容量Mbitef:数据位宽位Ag:AX代表WriteRecoverytWR,A2为tWR=2CLKi:内核的版本号可为空白j:若是“L”就是低功耗,普通型则为空白
四、软性内存以上所谈到的内存均是客观存在的事物,我们称之为硬性内存而现在操作系统是Windows的天下,内存的分配已不需要使用者来管理但是Windows系统中也有许多DOS的内存理论所以我们有必要了解一下DOS环境下PC使用的内存类型DOS下内存被划分为系统存储器SystemMemory、扩展存储器ExtendedMemory和扩充存储器ExpandedMemory
1.系统存储器它对应IBMPC最初的1MB存储地址,又被分为常规内存ConventionalMemory和上端内存UpperMemory常规内存也经常被称为低端内存、基本内存或自由内存,是0~640KB之间的线性空间,其容量为640KB在工作期间,它通常用来存放系统程序和用户的程序及数据,它的最大的三个占用者分别为DOS系统、内存驻留程序TSR和应用程序这部分内存通常留给系统使用,如视频缓冲、BIOS等在这部分内存中,总有一部分是空闲的,一般称为上位内存块UpperMemoryBlock,简称UMB,通常位于768~960KB之间,其大小受系统所配置的显示器有关,可以利用EMM___、_____X、QEMM___等应用软件予以利用
2.扩充内存EMSExpandedMemorySpecification扩充内存通常也被称为EMS存储器,它是由Lotus、Intel和Microsoft联合制定的,它是扩充内存的使用规范EMS采用了页帧页帧是在1MB空间中指定一块64KB空间,分为4页,每页16KB的方式进行访问在当初制订EMS规范时,EMS需要一个__在I/O槽的内存扩充卡和一个称为EMS的扩充内存管理程序才可以使用但I/O插槽的地址线只有24位,这对于___以上的32位微机来说是不能适应的所以,所以这样的方法早已被淘汰,现在的微机一般都是用软件对其进行扩充
3.扩展内存XMSeXtendMemorySpecification我们把1MB以上的地址空间称为扩展内存,有时也称为XMS在___以上档次的微机中,有两种存储器工作方式,一种成为实模方式,一种称为保护方式在实模方式下,采用20位物理地址,所以最大寻址空间为1MB,以便与8086兼容保护模式则采用了32位的物理地址,寻址范围可以达到4GB为了有效地使用扩展内存,由Lotus、Intel、Microsoft和AST联合制订了扩展内存XMS使用规范它定义了三个特定区域:高端存储区H__、上位内存块UMB和扩展内存块EMBH__是1024KB~1088KB之间的线性空间,其容量为64KB,通过激活第21条地址线可以在实模下直接访问,它只能作为单独的存储块处理,不能分割共享,只能调入一个单独的程序UMB是指上位内存未使用的地址空间,通过专门的硬件和扩展内存管理程序反问这些空间EMB是1088KB以上的地址空间,只有在保护模式下反问使用,是非常重要的内存资源
4.“影子”内存“影子”内存ShadowRAM,或称ROMShadow是为了提高系统效率而采用的一种专门技术,它把系统主板上的系统ROMBIOS和适配器卡上的视频ROMBIOS等映射到系统RAM内存中,其地址仍使用它们在上位内存中占用的原地址更确切地说,是从扩展内存中拿出一部分物理存储空间,赋以ROM的原地址,由这部分扩展RAM代替原ROM由于ROM采用静态CMOS电路,其存取速度为200ns左右,而系统存储器RAM采用动态CMOS电路,其存取速度为10ns左右,读取速度提高了数倍所以将存放在ROM中的BIOS代码基本输入输出例行程序,它们在系统运行期间非常频繁的被调用拷贝到系统RAM中就可提高系统运行和显示的速度和效率,它的设置一般在CMOS中完成,如VideoROMShadowC000,32K:Enabled对视频BIOS的设置为“打开”,其他设置类似一般___DX以上机器的标准配置均有4MB以上内存,此时系统一般都自动保留384KB的物理内存供“影子”内存使用,即使CMOS中设置为Disabled,这些物理内存也照样保留因此不如把其选项均设置为Enabled,充__受“影子”内存的优越性
5.虚拟内存由于计算机的主存一般是由半导体存储器件构成的,受其成本和工艺的制约,主存的存储容量受到了限制;另一方面,系统程序和应用程序要求主存容量越来越大,为解决这个矛盾,虚拟存储技术便油然而生所谓虚拟存储技术是建立在主存和辅存物理结构基础之上,有附加硬件装置及操作系统存储管理软件组成的一种存储体系,它将主存和辅存的地址空间统一编址,形成一个庞大的存储空间在虚拟存储系统中,基本信息传送单位可采用段、页或段页等几种不同的方式在Windows操作系统中,虚拟内存由Windows系统统一管理,用户不必考虑内存的大小,只需按自己的实际需要去做便可以了
6.Windows中的虚拟内存除了利用Himem.sys、Emm___.exe、Devi__high、Loadhigh和Mem__ker.exe等命令对内存进行优化外,在___增强模式中,Windows系统也采用了虚拟内存管理机制,即使用交换文件来模拟额外的物理内存,这种方法对提高Windows的性能非常有用,对低配置的机器尤为如此交换文件实际上是建立在硬盘上的一个隐含文件,分为临时交换文件和永久交换文件临时交换文件为WIN___.SWP,它随Windows系统的启动而产生,随着退出Windows系统而消失,在Windows9x系统中,它位于C:\Windows目录下,永久交换文件为___SPART.PAR,它不管Windows运行与否都存在于硬盘上一般情况下,使用更多的是临时交换文件,但在硬盘空间允许的情况下,使用永久交换文件更好一些,因为它在磁盘上以连续方式存放,存取速度比临时交换文件快得多Windows突破了DOS的640KB常规内存的局限,但Windows在内存管理上有本身的隐忧:第一,它允许程序占用前1MB的内存,而该区域实际上是为一些特殊的需求而留用的资源,如果此区域被占用,当这些特殊需求出现时,Windows往往会发现资源已被占用殆尽了;第二,Windows还需保持跟踪大量的自身需要的以及正在运行当中的Windows应用程序的用户界面信息,这样,在系统资源局部堆栈中就难有足够的空间去容纳有可能想要运行的所有应用程序的相关信息;第三,偶尔可能出现耗尽内存的情况Windows保持有7层系统资源局部堆栈,每层都有单独的16位指针寻址,即每层堆栈不超过64KB每一个堆栈中都包含有对Windows系统正常运作至关重要的信息,当其中任何一个堆栈的自由空间少于30%时,系统的运行速度就会明显降低,同时系统变得很不稳定,各方面显得迟钝无为,频繁出现“OutofMemory”错误,实际上此时可能还有数以兆计的系统内存没有被使用如果某个应用程序或驱动程序不正确的使用了其中的一个资源栈,而导致堆栈被充满时,Windows就会崩溃,即出现一般保护性错误GPFGeneralProtectionFailure,此时系统连提示“OutofMemory”的机会都没有,只能重启机器了针对这种情况,简单的避免方法有:__资源使用情况最简单的方法是用鼠标右键单击“我的电脑”、点“属性”→“性能”→“系统资源”的可用情况需说明的是,这里显示的是GDI和USER两个堆栈中剩余空间较小的一个的情况,减少不必要字体,系统中__字体越多,所占内存空间也就越多,同时还会使Windows的加载速度变慢删除不必要的壁纸和屏保尽量减少同时运行的程序的数量每打开一个应用程序,Windows都会为其准备堆栈并开辟内存空间,同时还要跟踪处于非激活状态的应用程序,这都将占用本来就非常紧张的系统资源,所以,关闭暂时不用的应用程序、减少“启动”项目中的程序的数量,对缓解资源紧张的现象大有裨益,减少GPF的出现GPF具有很大的破坏性,可导致未存盘的文件内容全部丢失如某个软件或硬件使用了其它软件或硬件占用的内存时,就会导致GPF发生当系统中增加了一个新的应用程序、一个带有驱动程序的硬件或是重新对系统进行了配置时,最易出现GPF,其中,显示驱动程序可能是GPF的主要根源之一另外,经常使用SCANDISK或CHKDSK对硬盘进行处理,修复错误的FAT、交叉连接的文件以及丢失的簇等,也可在一定程度上减少GPF的出现。