第04讲 计算机系统维护_第4章计算机内部存储器

计算机系统维护,白乐强,2,第四章计算机内部存储器,计算机内部存储器Memory，简称内存计算机的内部存储区域以芯片格式和集成电路形式存在本章内容4.1存储器类型4.2内存条组成4.3常用内存4.4内存的选购4.5内存优化策略4.6内存故障分析与排除作业P821思考题：静态何动态内存的区别？如何优化内存？,3,4.1存储器类型,存储器分为两种基本类型ROM：ReadOnlyMemoryRAM：RandomAccessMemory,4,ROM,数据是预先记录的只读数据，不能被移动。特点ROM不易于丢失也就是，不管计算机处于开机还是关机状态，ROM始终保留其内部内容。大多数个人计算机的ROM较小主要用于存储一些关键性程序诸如用来启动计算机的程序BIOS其他应用ROM也用于计算器及外围设备如激光打印机，其字体存储于ROM中,5,RAM,数据储器中的内容可以以任意顺序存取读、写和移动时序存储器设备正好与其形成对比如磁带、唱片等，其存储介质的机械运动驱使计算机必须以固定顺序存取数据。应用RAM通常负责计算机中主要的存储任务如数据和程序等动态信息的存储RAM的通用格式包括SRAM（静态RAM）DRAM（动态RAM）,6,存储器类型一览表,7,存储器分类图,8,4.2内存条组成,内存条的组成SPD(SerialPresenceDetect，串行存在检测)芯片印刷电路板内存芯片引脚SDRAM图例,9,DDRSDRAM构造图,10,SPD,SPDSERIALPRESENCEDETECT，串行存在检测保存内存条的配置信息如P-Bank数量、电压、行地址/列地址数量、位宽、各种主要操作时序（如CL、tRCD、tRP、tRAS等）存放在一个容量为256字节的EEPROM中128个字节：JEDEC规定的标准信息128字节：属于厂商自己的专用区EEPROMElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory电擦除可编程只读存储器,11,物理Bank,P-Bank：PhysicalBank传统内存系统为了保证CPU的正常工作，必须一次传输完CPU在一个传输周期内所需要的数据。CPU在一个传输周期能接受的数据容量就是CPU数据总线的位宽，单位是bit（位）。物理Bank控制内存与CPU之间数据交换的北桥芯片的内存总线的数据位宽等同于CPU数据总线的位宽，而这个位宽就称之为物理Bank（PhysicalBank，简称P-Bank）的位宽。内存必须要组织成P-Bank来与CPU进行数据交换Pentium刚上市时需要两条72pin的SIMM才能启动，因为一条72pin-SIMM只能提供32bit的位宽，不能满足Pentium的64bit数据总线的需要。直到168pin-SDRAMDIMM上市后，才可以使用一条内存开机。,12,芯片位宽,内存芯片有自己的位宽，即每个传输周期能提供的数据量理论上完全可以做出一个位宽为64bit的芯片来满足P-Bank的需要，但这对技术的要求很高，在成本和实用性方面也都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较小台式机市场所用的SDRAM芯片位宽最高是16bit常见的则是8bit为了组成P-Bank所需的位宽，就需要多颗芯片并联工作。16bit芯片，需要4颗（416bit=64bit）8bit芯片，需要8颗（48bit=64bit）,13,印刷电路板,电路板的层数内存条电路板一般都采用多层电路板布线一般有4层至6层左右各种内存条的技术规范也对电路板的具体层数作了规定电路板上的芯片预留位绝大多数内存条上的芯片数量都是偶数这是因为内存是按32位（72线）或64位数据总线来设计、安装芯片。一般情况下电路板安装4片、8片或16片芯片如果内存条在ECC校验时还将需要一片内存芯片内存条就必须安装5片、9片芯片厂家在设计内存条电路板时也考虑到这点，所以芯片数量是偶数的内存电路板上总空有一个芯片安装位。内存条是否具有ECC校验不能只看芯片数量，而应该通过电脑BIOS自检判断。,14,内存芯片,内存芯片俗称内存颗粒内存芯片是内存条的关键元件，它的性能决定了内存条的性能芯片类型第一类：EDODRAM（数据扩展输出DRAM）此类芯片组装的内存条使用5V工作电压，存取速度也比较慢一般应用在486以及型号较老的586或服务器电脑中现在生产的电脑主板已经不再使用了第二类是SDRAM（同步DRAM）使用3.3V的工作电压特点是工作时钟与CPU外频同步，数据存取速度较快曾经是电脑主流内存第三类：RDRAM（RambusDRAM，使用2.5V工作电压）和VCM（虚拟通道模式DRAM）这两类内存芯片虽然存取速度比较快但由于价格偏高、支持的主板少等原因一直没有得到广泛应用。第四类：DDRSDRAM芯片，使用2.5V的工作电压利用工作时钟脉冲的上、下沿同时传送数据，传输速率在SDRAM芯片的基础上提高了一倍。电脑主流内存,15,内存芯片,品牌和型号芯片在封装后采用激光等方式标记上品牌、型号和产品序号等型号反映芯片的容量、最高工作时钟频率等指标理论上可以根据内存条所使用的芯片品牌和型号来判断具体内存条的实际容量和工作频率等指标。由于各芯片生产厂家的型号标记形式不统一需在查找相关资料后确认具体指标,16,引脚,内存安装插槽类型SIMMDIMMRIMMSIMMSingleInLineMemoryModule这类安装接口的内存条PCB的金手指有双面30线和双面72线两种DIMMDualInLineMemoryModule这种接口的内存条PCB的金手指也有双面168线和双面184线两种其中168线的用于SDRAM（也有少量EDODRAM）芯片的内存条184线的用于即将使用的DDRSDRAM芯片内存条RambusRambusInlineMemoryModuleSIMM、DIMM和RIMM三种架构内存条从电路板结构上可以区分,17,SIMM,18,DIMM,19,RIMM,20,4.3常用内存,SDRAMDDRSDRAMRDRAMVCMSDRAM,21,SDRAM,SDRAM名称SynchronousDynamicRandomAccessMemory同步动态随机存储器特性SDRAM采用3.3v工作电压，带宽64位，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，与EDO内存相比速度能提高50。工作SDRAM基于双存储体结构，内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储体或阵列访问数据时，另一个就已为读写数据做好了准备，通过这两个存储阵列的紧密切换，读取效率就能得到成倍的提高。用途SDRAM不仅可用作主存，在显示卡上的显存方面也有广泛应用。SDRAM曾经是长时间使用的主流内存，从430TX芯片组到845芯片组都支持SDRAM。但随着DDRSDRAM的普及，SDRAM也正在慢慢退出主流市场。,22,DDRSDRAM,DDRSDRAM名称DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory双数据率同步动态随机存储器特性DDRSDRAM是SDRAM的更新换代产品，采用2.5v工作电压，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽，例如DDR266与PC133SDRAM相比，工作频率同样是133MHz，但内存带宽达到了2.12GB/s，比PC133SDRAM高一倍。目前主流的芯片组都支持DDRSDRAM，是目前最常用的内存类型。,23,RDRAM,RDRAM名称RambusDynamicRandomAccessMemory存储器总线式动态随机存储器特性能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据使用低电压信号，在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据用途最开始支持RDRAM的是英特尔820芯片组，后来又有840，850芯片组等等。RDRAM最初得到了英特尔的大力支持，但由于其高昂的价格以及Rambus公司的专利许可限制，一直未能成为市场主流，其地位被相对廉价而性能同样出色的DDRSDRAM迅速取代，市场份额很小。,24,VCMSDRAM,VCMSDRAM名称VirtualChannelMemorySDRAM虚拟信道存储器由来1999年由于SDRAM在市场上大为缺货，而由日本NEC搭配一些主机板厂商及芯片组(Chipset)业者，大力推广所谓的VCM模块技术，而为消费者广为接受，日本NEC希望一举将VCM的规格推向工业级标准。,25,VCMSDRAM,特性VCM内存规格是以SDRAM为基础观念所开发出的新产品，并加强原有的SDRAM功能。SDRAM须等待中央处理器(CPU)处理完资料或VGA卡处理完资料后，才能完整地送至SDRAM做进一步的处理，VCM的内部区分为16条虚拟信道VirtualChannel），每一个信道都负责一个单独的memorymaster，因此可以减少内存(Memory)接口的负担，进而增加计算机使用者使用效率。市场目前为全球第四大内存模块厂商的宇瞻科技与日本NEC技术合作，在台湾推出以PC133(PC133)VCM内存模块为设计的笔记型计算机，由于VCM技术可以减少内存接口的负担，以及本身低耗电的特性，相当适合笔记型计算机的运用，品质与一般个人计算机相较之下毫不逊色。,26,4.4内存的选购,内存的品牌内存标识内存速度内存的PCB内存的容量内存的系统需求,27,内存的品牌,28,内存的品牌,29,内存标识,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电压容量系数一些厂商的特殊标识,30,内存标识例,“?xxx64160AT-10”“?”代表的是芯片生产厂商的标志厂商代号如下：HY（Hyundai现代电子)，AAA(NMB),GM(LG-Semicon),HYB(Siemens西门子),LH(SHARP),KM或M(Samsung三星)，M5M(Hitsubishi)，MB(Fujitsu),MCM(Motorola),MN(Matsushita)，MSM(OKI),MT(Micron)，TC或TD(Toshiba东芝)，TI(TMS德州仪器)，HM(Hitachi日立)，TM(STI),uPD(NEC)，NN(NPNX)，BM(IBM)xxx代表厂商的内部标识64是指64Mbit的容量（注意是bit位，而不是Byte字节）,31,内存标识例,“?xxx64160AT-10”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SIMM内存条。这时候这条由4片小芯片构成的SIMM内存条容量是64Mbit/8*4=32MB，它就是32MB一条的内存。如果SIMM内存条上有8片这样的小芯片，当然就是64MB一条的内存。如果SIMM内存条上只有2片这样的小芯片，就必须要两条SIMM内存条同时使用才能满足总线宽度的要求：16bit*2片*两条=64bit的总线宽度0表示这是一条SDRAM通常在“-”前的第一个数字标示的是内存的类型标识单数是EDORAM双数则是SDRAM。在“-”后的数字表示芯片的系统时钟周期或存取时间。,32,内存速度,时钟频率它代表了内存所能稳定运行的最大频率越大越好存取时间存取时间代表了读取数据所延迟的时间越小则越优CAS的延迟时间这是指纵向地址脉冲的反应时间，也是在一定频率下衡量支持不同规范的内存的重要标志之一。用CASLatency(CL)这个指标来衡量对于PC100和PC133的内存来说，其规定的CL应该为2（即它读取数据的延迟时间可是是两个时钟周期）。也就是说，它必须在CL=2的情况下在其工作频率下稳定工作。,33,内存的PCB,PCB板主要由铜皮（覆铜板）和玻璃纤维组成内存用PCB一般分四层和六层，也就分别有4层或6层铜皮，铜皮作布线、接插元器件并防静电屏蔽之用，每片铜皮之间填充玻璃纤维。决定PCB质量优劣的主要因素铜皮层数（也即PCB板层数）铜皮层数（也即PCB板层数）越多，电子线路的布线空间会更大，密密麻麻的线路将能得到最优化的布局，这就能有效的减少电磁干扰和不稳定因素。6层PCB在其他方面都相同的前提下，肯定要比4层PCB稳定的多。铜皮质量铜皮的表面越光滑，厚度约均匀对稳定性的贡献越大。相反，产生很大阻抗，稳定性就不能得到有效保证。一般来说名厂在铜皮的质量上都有严格的标准，阻抗值不得超过10。,34,内存的容量,主板所能支持内存的最大容量是指最大能在该主板上插入多大容量的内存条，超过容量的内存条即便插在主板上，主板也无不支持。主板支持的最大内存容量理论上由芯片组所决定，北桥决定了整个芯片所能支持的最大内存容量。在实际应用中，主板支持的最大内存容量还受到主板上内存插槽数量的限制，主板制造商出于设计、成本上的需要，可能会在主板上采用较少的内存插槽，此时即便芯片组支持很大的内存容量，但主板上并没有足够的内存插槽供适用，就没法达到理论最大值。例KT600北桥最大能支持4GB的内存但大部分的主板厂商只提供了两个或三个184pin的DDRDIMM内存插槽其支持最大内存容量就只能达到2GB或3GB。,35,系统需求,36,4.5内存优化策略,BIOS中的内存优化操作系统下的内存优化如何节约内存空间内存条安装与配置,37,BIOS中的内存优化,SetSDRAMTimingBySPD(根据SPD确定内存时序)选Enabled：优质的品牌内存Disabled：品质一般的兼容内存SDRAMCASLatencyTime(内存CAS延迟时间)选CAS=3：品质一般的兼容内存CAS=2：品牌内存SDRAMCycleTimeTras/Trc(内存Tras/Trc时钟周期)SDRAMRASPrechargeTime(内存行地址选通脉冲预充电时间)MemoryHoleAt15M-16M(位于15M16M的内存保留区)SystemMemoryFrequency(系统内存频率)MemoryParity/ECCCheck(内存奇偶/ECC校验),38,操作系统下的内存优化,39,操作系统下的内存优化,40,操作系统下的内存优化,41,如何节约内存空间,关闭不需用的窗口设置虚拟内存删除Windows自动加载的不需要程序msconfig查杀病毒利用软件优化内存内存释放专家(MemEmpty),42,DDR内存条安装,第一步安装内存前先要将内存插槽两端的白色卡子向两边扳动，将其打开，这样才能将内存插入。然后再插入内存条，内存条的1个凹槽必须直线对准内存插槽上的1个凸点（隔断）。第二步再向下按入内存，在按的时候需要稍稍用力。第三步以使紧压内存的两个白色的固定杆确保内存条被固定住，即完成内存的安装。提示SDRAM内存的安装和DDR内存的安装基本一样差别在于SDRAM内存及其插槽上有两个对应缺口。内存的两端各有一个缺口，其正好和内存插槽两端的白色卡子对应，如果内存插到位，该卡子会卡在内存的缺口中。如果内存插到底，两端的卡子还是不能自动合拢，你可用手将其扳到位。,43,DDR内存条安装,44,4.6内存故障分析与排除,内存与CPU和外部存贮器交换数据，高频率状态下的要求对于电子设备而言总是