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MEMORY介绍 1 课程大纲 MEMORY的发展史规格及相关术语讲解分类方法识别方法DDRIIIMemory简单介绍内存展望未来 2 MEMORY的发展史 内存的由来内存的最初形式内存条的诞生内存大体经历的几个形式 3 内存的由来 在计算机的组成结构中 有一个很重要的部分 就是存储器 存储器是用来存储程序和数据的部件 对于计算机来说 有了存储器 才有记忆功能 才能保证正常工作 存储器的种类很多 按其用途可分为主存储器和辅助存储器 主存储器又称内存储器 简称内存 4 内存指的就是主板上的存储部件 是CPU直接与之沟通 并用其存储数据的部件 存放当前正在使用的 即执行中 的数据和程序 它的物理实质就是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路 内存只用于暂时存放程序和数据 一旦关闭电源或发生断电 其中的程序和数据就会丢失 5 内存的最初形式 早期的内存 在计算机诞生初期并不存在内存条的概念 那时的内存均被焊接在主板上 以内存芯片的形式为计算机的运算提供直接支持 那时的内存芯片容量都特别小 最常见的莫过于256K 1bit 1M 4bit 虽然如此 但这相对于那时的运算任务来说却已经绰绰有余了 6 内存条的诞生 内存芯片的状态一直沿用到286初期 鉴于它存在着无法拆卸更换的弊病 这对于计算机的发展造成了现实的阻碍 有鉴于此 内存条便应运而生了 将内存芯片焊接到事先设计好的印刷线路板上 而电脑主板上也改用内存插槽 这样就把内存难以安装更换的问题彻底解决了 7 内存大体经历的几个形式 从一有计算机开始 就有内存 内存发展到今天也经历了很多次的技术改进 从最早的DRAM一直到FPMDRAM EDODRAM SDRAM DDR SDRAM RDRAM DDR2SDRAM等 内存的速度一直在提高且容量也在不断的增加 8 目前市场中主要有的内存类型有SDRAM DDRSDRAM DDR2SDRAM三种 其中DDR2SDRAM内存占据了市场的主流 而DDRSDRAM内存规格已不再发展 处于被淘汰的行列 而DDR2内存的换代产品将是DDR3 DDR3内存因为价格昂贵 短期内难以有所作为 预计到2010年DDR3将取代DDR2成为主流 9 规格及相关术语讲解 内存规格相关术语介绍 10 内存规格 目前我们使用的内存基本上都是动态RAM 根据制作工艺 性能参数等各方面的差异 现在常用的内存有三种 即SDRAM DDRSDRAM及DDR2 11 SDRAM SDRAM 同步动态随机存取存储器 SDRAM采用3 3伏工作电压 168Pin的DIMM接口 带宽为64位 事实上一般说来SDRAM采用的内存芯片并不比老式的DRMA类型快多少 通常而言SDRAM需要多个时钟周期才能够正确定位横地址和纵地址 从而开始读写操作 这一般需要5个周期 但当第一个单元被正确定位之后 其他的相邻内存单元就会并发执行读 写操作 速度越来越快 直到达到一个周期内执行一个操作的程度 这就是所谓的爆发模式 12 SDRAM 13 DDRSDRAM DDR SDRAM DoubleDataRateSDRAM 在SDRAM规格之后 DDR SDRAM的出现又是一次技术的进步 随着处理器时钟频率和前端总线频率的飞速提升 处理器在一段时间内能够处理的数据总量变得越来越巨大 例如INTEL和AMD的主力产品Pentium4和AthlonXP的运算速度已经达到了每秒数十亿次的惊人程度 仅仅从芯片的时钟频率看 处理器的性能已经非常了不起了 但由于有限的内存带宽 系统整体性能仍然受到了局限 因此传统的SDRAM内存已经不能够满足新处理器对数据的需求 14 DDR SDRAM 15 DDR SDRAM在原有的SDRAM基础上使每一个时钟周期输出的数据变为两倍 相当于达到了同频率的SDRAM的最大理论带宽的两倍 从而极大地提升了原本紧缺的内存带宽 DDR SDRAM输送和接受的数据都明显要多于SDRAM 这对于当时的AthlonXP和Pentium4来说是最合适的搭配了 为了适应不同总线频率的处理器 DDR SDRAM也衍生出多种不同速率的内存模块 DDR SDRAM采用2 5伏工作电压 184Pin的DIMM接口 带宽为64位和128位 16 DDR SDRAM采用184针DIMM模块 目前主要有以下几种速率 PC1600 200MHz PC2100 266MHz PC2700 333MHz PC3200 400MHz PC3500 433MHz PC3700 466MHz PC400 500MHz PC4200 533MHz 和PC4400 566MHz 名称中的第一个数字 如 PC2100 意为此内存模块的最大带宽 也就是每秒最大能够提供多少MB的数据 后面的MHz是此内存运行时的时钟速率 单根DDR SDRAM的容量从64MB到2GB不等 17 SDRAM有两个缺口 而DDRSDRAM只有一个缺口 18 DDRII DDR II内存是DDR I内存的换代产品 它们的工作时钟最低为400MHz 包括现代在内的多家内存商表示不会推出DDR II400的内存产品 从JEDEC组织者阐述的DDR II标准来看 针对PC等市场的DDR II内存拥有400 几乎绝迹 533 667 675 800 1066MHz等不同的时钟频率 19 DDR2 20 DDR II内存将采用200 220 240针脚的FBGA封装形式 最初的DDR II内存将采用0 13微米的生产工艺 内存颗粒的电压为1 8V 容量密度为512MB DDR II将采用和DDR I内存一样的指令 但是新技术将使DDR II内存拥有4到8路脉冲的宽度 DDR II将融入CAS OCD ODT等新性能指标和中断指令 DDR II标准还提供了4位 8位512MB内存1KB的寻址设置 以及16位512MB内存2KB的寻址设置 21 DDR II最主要的改进是在采用内存模块速度相同的情况下 可以提供相当于DDR内存两倍的带宽 这主要是通过在每个设备上高效率的使用两个DRAM核心来实现的 作对比 在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心 技术上讲 DDR II内存上仍然只有一个DRAM核心 但是它可以并行存取 在每次存取中处理4个数据而不是两个数据 和以双倍速运行的数据缓冲相结合 DDR II内存实现了在每个时钟周期处理多达4bit的数据 比传统DDR内存可以处理的2bit数据高了一倍 22 带宽的增加导致了内存延迟时间的增加 也就是说每次操作要耗费的时钟周期将会增加 CAS ColumnAddressStrobe列地址过滤 延迟是指选中内存中的列所耗费的时钟周期 预计这一指标将从目前低延迟DDR模组的2个时钟周期和高速DDR模组的3个时钟周期上升到DDR II内存的4个时钟周期或者5个时钟周期 与此相似 tRAS 选中内存中的行所造成的延迟 也可能会增加到最少8个时钟周期 而目前的高速DDR内存的tRAS最少可以达到5个时钟周期 23 DDR II内存的其它一些改变包括电压下降为1 8v 因此功率消耗 芯片温度和写入延迟不定性都得到了下降 这也是因为带宽增加而内存延迟时间增加带来的结果 尽管DDR II内存采用的DRAM核心速度和DDR一样 我们仍然要使用新主板才能搭配DDR II内存 因为DDR II规格和DDR是不兼容的 首先DDR II的针脚数量为240针 而DDR内存为184针 接口不一样 此外 DDR II内存的VDIMM电压为1 8v 也和DDR内存的2 5到2 8v不同 24 DDRI与DDR2相关规格比较 25 相关术语介绍 主频容量内存电压接口类型传输标准 SIMMDIMMECCCL 26 主频 内存主频和CPU主频一样 习惯上被用来表示内存的速度 它代表着该内存所能达到的最高工作频率 内存主频是以MHz 兆赫 为单位来计量的 内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快 内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作 27 容量 内存容量是指该内存条的存储容量 是内存条的关键性参数 内存容量以MB作为单位 可以简写为M 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 一般而言 内存容量越大越有利于系统的运行 28 内存电压 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 但是都会遵循上面的标准 在允许的范围内浮动 29 接口类型 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 还有DDR2的240Pin 30 传输标准 传输标准则代表着对内存速度方面的标准不同类型的内存 无论是SDRAM DDRSDRAM 还是RDRAM都有不同的规格 每种规格的内存在速度上是各不相同的 传输标准是内存的规范 只有完全符合该规范才能说该内存采用了此传输标准 比如说传输标准PC3200内存 代表着此内存为工作频率200MHz 等效频率为400MHz的DDR内存 也就是常说的DDR400 31 SIMM SIMM SingleIn lineMemoryModules 单边接触内存模组 是5X86及其较早的PC中常采用的内存接口方式 在486以前 多采用30针的SIMM接口 而在Pentium中更多的是72针的SIMM接口 或者与DIMM接口类型并存 人们通常把72线的SIMM类型内存模组直接称为72线内存 32 DIMM DIMM DualIn lineMemoryModules 双边接触内存模组 也就是说这种类型接口内存的插板两边都有数据接口触片 这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中 通常为84针 由于是双边的 所以共有84 2 168线接触 所以人们常把这种内存称为168线内存 33 ECC ECC ErrorCheckingandCorrecting 错误检查和纠正 它不但能检测到错误的地方 还可以纠正绝大多数错误 它也是在原来的数据位上外加位来实现的 这些额外的位是用来重建错误数据的 只有经过内存的纠错后 计算机操作指令才可以继续执行 34 CL CL的全称是 CASLatency CAS的潜伏时间 是内存性能的一项最重要的指标 CAS ColumnAdressStrobe CL设置一定程度上反映出了该内存在CPU接到读取内存数据的指令后 到正式开始读取数据所需的等待时间 不难看出同频率的内存 CL设置低的更具有速度优势 不过 并不是说CL值越低性能就越好 因为其它的因素会影响这个数据 选择购买内存时 最好选择同样CL设置的内存 因为不同速度的内存混插在系统内 系统会以较慢的速度来运行 也就是当CL2 5和CL2的内存同时插在主机内 系统会自动让两条内存都工作在CL2 5状态 造成资源浪费 35 分类方法 按厂商分按内存的颗粒分按pin脚分按容量分按频率分其他分类方法 36 按厂商分 生产内存的厂家很多 常见的主要有 HYNIX 现代 MT 美光 KINGSTON 金士顿 SAMSUNG 三星 NECAPACER 宇瞻 NANYA 南亚 CORSAIR 海盗船 ADATA 威刚 GELL 金邦 VDATA 威刚 KINGMAX 胜创 Infineon 英飞凌 37 按内存的颗粒分 生产内存的厂家很多 但是生产内存芯片的厂商不多 主要有NEC Hynix APACER SAMSUNG等公司 这些公司除了自己生产成品内存条之外 还提供内存芯片给其他厂商 于是市场上便有了众多内存品牌 38 按pin脚分 从286时代开始 内存条的应用逐渐普及 那时的内存大部分都采用30pin针脚设计 封装形式分为ZIP DIP SOJ TSOP四种 直到486时代业内才出现了72线内存条 并且流行了相当长的一段时间 1996年 168线内存逐渐成为了市场的主流 直到现在仍然继续使用 现在主要是184pin和240pin 39 按容量分 内存的容量主要64M 128M 256M 512M 1G 2G DDR一般最大能达到1G DDRII一般最大能达到2G DDR3 512MB 1GB 2GB 4GB 8GB 40 按频率分 按频率分就比较容易了 现在主要有 MHz DDR1 266 333 400 433 466 500DDR2 400 533 667 675 800 900 1000 1066 1150 1200 DDR3 800 1066 1333 1600我们现在测试用的最高频率是DDR21200MHz DDR31600MHz 41 其他分类方法 当然还有一些其他的分类方法 如 按电压分 按封装形式分 按技术分 按bank分 我们在此就不在一一介绍 我们进行分类的目的就是增加大家对MEMORY的认识 42 识别方法 识别DDRIISDRAM的编号以我们公司自己生产的内存举例OXCCO奥科思主要用到的颗粒有 ELPIDA 颗粒是打磨的 但是其性能还是不错的 43 44 DDRIIIMemory简单介绍 DDRIII内存将采用240针脚的FBGA封装