计算机组装及维护标准教程_第5章 数据处理-内存

1、1第第5 5章章 数据处理数据处理 内内 存存内存简介内存简介l存储器的种类很多，按其用途可分为主存存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，简称主存和辅存。主储器和辅助存储器，简称主存和辅存。主存储器又称内存储器（内存）。存储器又称内存储器（内存）。l内存储器的主要硬件为内存条。内存储器的主要硬件为内存条。SPD（模组存在串行检测）（模组存在串行检测）是内存条正面右侧的一块是内存条正面右侧的一块8管脚小芯片，里面保存着管脚小芯片，里面保存着内存条的速度、工作频率、内存条的速度、工作频率、容量、工作电压、容量、工作电压、CAS、tRCD、SPD版本等信息。版本等信息。内存分类内存分

2、类内存，由内存芯片、电路板、金手指等内存，由内存芯片、电路板、金手指等部分组成，是部分组成，是CPU能直接寻址的存储空能直接寻址的存储空间，具有存取速率快的特点。内存一般间，具有存取速率快的特点。内存一般采用半导体存储单元，包括采用半导体存储单元，包括：随机存储器（随机存储器（RAM）静态静态SRAM：高速缓存：高速缓存动态动态DRAM：内存条：内存条只读存储器（只读存储器（ROM）以及高速缓存（以及高速缓存（Cache）内存的发展内存的发展-RAM的分类的分类lSRAM（Static RAM,静态随机存储器）静态随机存储器）：所谓：所谓“静态静态”，是指只要保持通电，是指只要保持通电，SRA

3、M里面存储的数据就可以恒久保持。里面存储的数据就可以恒久保持。主要应用于主要应用于CPU的的Cache。lDRAM（Dynamic RAM,动态随机存储器动态随机存储器）：里面存储的数据需要周期性的刷新才）：里面存储的数据需要周期性的刷新才能保持。主要应用于内存。能保持。主要应用于内存。SDRAM存储器存储器l动态随机存储器动态随机存储器DRAM有很多种类，如有很多种类，如FPM DRAM、EDO DRAM 、RDRAM、VRAM 、SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory,）等，而计等，而计算机中使用最多的是算机中使用最多的是SDRAM。l

4、SDRAM已经从已经从 SDR SDRAM(Single Data Rate SDRAM )、 DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM) 、 DDR2 SDRAM 发展到发展到 DDR3 SDRAM。DDR时代时代lDDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM）简称）简称DDR，也就是，也就是“双倍速率双倍速率SDRAM”的意思。的意思。DDR可可以说是以说是SDRAM的升级版本，的升级版本，DDR在时钟信号上升沿在时钟信号上升沿与下降沿各传输一次数据，这使得与下降沿各传输一次数据，这使得DDR的数据传输速的数据传输速度为传统度为传统SDRAM的两

5、倍。的两倍。 l早期早期DDR常见的的时钟频率为常见的的时钟频率为DDR266 、DDR333 、DDR400 ，单位为，单位为MHz。DDR2时代时代lDDR2 能够在能够在100MHz 的发信频率基础上提供的发信频率基础上提供每插脚最少每插脚最少400MB/s 的带宽，而且其接口将的带宽，而且其接口将运行于运行于1.8V 电压上，从而进一步降低发热量电压上，从而进一步降低发热量，以便提高频率。针对，以便提高频率。针对PC等市场的等市场的DDR2内存内存拥有拥有400、533、667MHz等不同的时钟频率。等不同的时钟频率。高端的高端的DDR2内存将拥有内存将拥有800、1000MHz两种两

6、种频率。频率。 DDR3时代时代lDDR3相比起相比起DDR2有更低的工作电压，从有更低的工作电压，从DDR2的的1.8V降落到降落到1.5V，性能更好更为省电，性能更好更为省电；DDR2的的4bit预读升级为预读升级为8bit预读。运行频预读。运行频率为率为1066,1333,1600MHz, DDR3目前最高能目前最高能够达到够达到2000MHz以上的速度以上的速度 。SDR SDRAM与与DDR SDRAM主板上的内存插槽主板上的内存插槽DDR4时代时代lDDR4内存是新一代的内存规格。内存是新一代的内存规格。2011年年1月月4日日，三星电子完成史上第一条，三星电子完成史上第一条DDR

7、4内存。内存。lDDR4相比相比DDR3最大的区别有三点：最大的区别有三点：16bit预取预取机制（机制（DDR3为为8bit），同样内核频率下理论速度），同样内核频率下理论速度是是DDR3的两倍；更可靠的传输规范，数据可靠的两倍；更可靠的传输规范，数据可靠性进一步提升；工作电压降为性进一步提升；工作电压降为1.2V，更节能。，更节能。lDDR4的频率提升至的频率提升至2133MHz，根据规划，随后，根据规划，随后将进一步将电压降至将进一步将电压降至1.0V，频率则实现，频率则实现2667MHz，最高可达，最高可达4266MHz 。DDR4内存与内存与DDR3区别区别 lDDR3内存自从内存自

8、从2007年服役以来，至今已经年服役以来，至今已经走过了走过了8个年头。相比个年头。相比Intel的更新换代步伐的更新换代步伐来说，内存发展可谓相当缓慢。不过好在来说，内存发展可谓相当缓慢。不过好在2014年底，各大厂商纷纷上架年底，各大厂商纷纷上架DDR4内存产内存产品，起跳频率达到品，起跳频率达到2133MHz，标志着，标志着DDR4时代的开始时代的开始。l随着随着Intel 新一代新一代Skylake（2015年）架构年）架构处理器及处理器及100系列芯片主板的普及，系列芯片主板的普及，DDR4内存真正迈向普及之路。内存真正迈向普及之路。 DDR4内存与内存与DDR3区别区别l(1)DD

9、R4内存内存2133MHz频率起步频率起步 内存最重要的性能指标：频率。内存的频内存最重要的性能指标：频率。内存的频率高低一定程度上决定了内存速度。在率高低一定程度上决定了内存速度。在DDR3时代，时代，2133MHz已经算是高频率，再往上很已经算是高频率，再往上很难有所突破，难有所突破，2400MHz、2800MHz已经是极已经是极限限;而而DDR4内存直接内存直接2133MHz起步，起步，2400MHz也就是入门级频率，最高可达到也就是入门级频率，最高可达到4266MHz，超频之后，超频之后，DDR4内存频率可以达内存频率可以达到更高值。到更高值。 DDR4内存与内存与DDR3区别区别l(

10、2)DDR4内存容量更大，功耗更低内存容量更大，功耗更低 在容量方面，同一单位的在容量方面，同一单位的DDR4内存拥有内存拥有比比DDR3多一倍的存储空间，同时多一倍的存储空间，同时DDR4能够能够搭载最多搭载最多8个模块，也比个模块，也比DDR3多一倍。这样多一倍。这样算下来，同样的空间下算下来，同样的空间下DDR4内存最大容量比内存最大容量比DDR3多多4倍。倍。DDR3所需的标准电源供应是所需的标准电源供应是1.5V，而，而DDR4降至降至1.35V/1.2V，移动设备设，移动设备设计的低功耗计的低功耗DDR4更降至更降至1.1V 。 DDR4内存与内存与DDR3区别区别l(3)DDR4

11、内存金手指变弯了内存金手指变弯了 考虑到平直的内存金手指拔插不方便的考虑到平直的内存金手指拔插不方便的问题，问题，DDR4将内存金手指改成中间稍突出、将内存金手指改成中间稍突出、边缘收矮的形状。在中央的高点和两端的低边缘收矮的形状。在中央的高点和两端的低点以平滑曲线过渡。点以平滑曲线过渡。 DDR4内存与内存与DDR3区别区别5.1.3 内存封装工艺内存封装工艺 对于内存来说，对于内存来说，内存颗粒内存颗粒的封装工艺也在一定程的封装工艺也在一定程度上影响着内存的性能。因为，不同封装技术在制度上影响着内存的性能。因为，不同封装技术在制造工序和工艺方面的差异很大，对内存芯片自身性造工序和工艺方面的

12、差异很大，对内存芯片自身性能的发挥，也起着至关重要的作用。目前，内存颗能的发挥，也起着至关重要的作用。目前，内存颗粒所采用的封装工艺主要包括粒所采用的封装工艺主要包括:DIP封装封装（双列直插式封装（双列直插式封装 ）TSOP封装封装（薄型小尺寸封装）（薄型小尺寸封装）BGA封装封装（球栅阵列封装）（球栅阵列封装）CSP封装封装（芯片级封装）（芯片级封装）l上个世纪的上个世纪的70年代，芯片封装基本都采用年代，芯片封装基本都采用DIP（Dual ln-line Package，双列直插式封装双列直插式封装）封装，此封装形式在当时具有适合）封装，此封装形式在当时具有适合PCB（印刷电路（印刷电路

13、板）穿孔安装，布线和操作较为方便等特点。板）穿孔安装，布线和操作较为方便等特点。lDIP封装形式封装效率是很低的，其芯片面积和封装面积之比为封装形式封装效率是很低的，其芯片面积和封装面积之比为1：1.86，这样封装产品的面积较大，内存条，这样封装产品的面积较大，内存条PCB板的面积是固定的，封装面积板的面积是固定的，封装面积越大在内存上安装芯片的数量就越少，内存条容量也就越小。同时较大越大在内存上安装芯片的数量就越少，内存条容量也就越小。同时较大的封装面积对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。的封装面积对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。l理想状态下芯片面积和封装面积之比为理

14、想状态下芯片面积和封装面积之比为1：1将是最好的将是最好的，但这是无法实，但这是无法实现的，除非不进行封装，但随着封装技术的发展，这个比值日益接近现的，除非不进行封装，但随着封装技术的发展，这个比值日益接近。 DIP封装封装到了上个世纪到了上个世纪80年代，内存第二代的封装技术年代，内存第二代的封装技术TSOP出现，出现， TSOP是是“Thin Small Outline Package”的缩写，意思是的缩写，意思是薄型小尺寸封装薄型小尺寸封装。TSOP内存是在芯片的周围做出内存是在芯片的周围做出引脚引脚，采用，采用SMT技术（表面安装技术技术（表面安装技术）直接附着在）直接附着在PCB板的

15、表面。板的表面。TSOP封装外形尺寸时，寄生参数封装外形尺寸时，寄生参数(电流大幅度变化时，引起输出电压电流大幅度变化时，引起输出电压扰动扰动) 减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。同时减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。同时TSOP封装具有成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的封装具有成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的应用，应用，时至今日仍有很多内存颗粒采用时至今日仍有很多内存颗粒采用TOSP封装工艺进行生产。封装工艺进行生产。TSOP封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在PCB板上的，焊板上的，焊点和

16、点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向板的接触面积较小，使得芯片向PCB板传热就相对困难。板传热就相对困难。而且而且TSOP封装方式的内存在超过封装方式的内存在超过150MHz后，会产品较大的信号干后，会产品较大的信号干扰和电磁干扰，从而影响内存的正常工作。扰和电磁干扰，从而影响内存的正常工作。TSOP封装封装l20世纪世纪90年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，满足发展的需要，BGA封装开始被

17、应用于生产。封装开始被应用于生产。BGA是英文是英文Ball Grid Array Package的缩写，即的缩写，即球栅阵列封装球栅阵列封装。l采用采用BGA技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下内存容量技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，提高两到三倍，BGA与与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热性相比，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。能和电性能。BGA封装成为目前主流的内存芯片封装技术封装成为目前主流的内存芯片封装技术。BGA封装封装lCSP（Chip Scale Package），是芯片级封装的意思。），是芯片级封装的意思。CSP封装最封

18、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。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封装封装可以让芯片面积与封装面积之比超过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，已经相当接近1:1的理的理想想情况，绝对尺寸也仅有情况，绝对尺寸也仅有32平方毫米，约为普通的平方毫米，约为普通的BGA的的1/3，仅仅，仅仅相当于相当于TSOP内存芯片面积的内存芯片面积的1/6。与。与BGA封装相比，同等空间下封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。封装可以将存储容量提高三倍。lCSP封装内存不但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有封装内存不

19、但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有效散热路径仅有0.2毫米，大大提高了内存芯片在长时间运行后的可毫米，大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高。靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高。CSP封装封装5.2 内存的性能指标内存的性能指标l 内存对计算机的整体性能影响很大内存对计算机的整体性能影响很大，计算机在执行很多任务时的效率都会，计算机在执行很多任务时的效率都会受到内存性能的影响。为了更加深入地受到内存性能的影响。为了更加深入地了解内存的各种特性，必须全面掌握内了解内存的各种特性，必须全面掌握内存的各项性

20、能指标。存的各项性能指标。5.2.1 内存的容量内存的容量l 内存容量是指该内存条的存储容量，是用户接触内存容量是指该内存条的存储容量，是用户接触最多的内容性能指标之一，也是评判内存性能的一项最多的内容性能指标之一，也是评判内存性能的一项主要指标。内存的容量一般都是主要指标。内存的容量一般都是2的整次方倍，例如的整次方倍，例如128MB、256MB等。目前，内存容量已经开始使用等。目前，内存容量已经开始使用GB作为单位，如常见内存至少都是作为单位，如常见内存至少都是1GB，而更大容量，而更大容量的的2GB、4GB、8GB等内存也已逐渐普及。一般情况等内存也已逐渐普及。一般情况下，内存容量越大，

21、其系统的运行也就越稳定下，内存容量越大，其系统的运行也就越稳定5.2.2 内存的主频内存的主频内存主频以内存主频以MHz为单位来计算的，为单位来计算的，与与CPU一样，习惯上被用来表示内存一样，习惯上被用来表示内存的速度，代表着该内存所能达到的最的速度，代表着该内存所能达到的最高工作频率。例如高工作频率。例如2010年较为主流的年较为主流的内存频率是内存频率是533 MHz /667 MHz /800 MHz的的DDR2内存。内存。 当前较为流行的当前较为流行的DDR3频率在频率在1600MHz以上。以上。5.2.3 内存的延迟时间内存的延迟时间l 内存延迟表示系统进入数据存取操作就绪状态前等

22、待内内存延迟表示系统进入数据存取操作就绪状态前等待内存相应的时间，通常用存相应的时间，通常用4个连着的阿拉伯数字来表示，如个连着的阿拉伯数字来表示，如3-4-4-8、4-4-4-12等，分别代表等，分别代表CL-TRP-TRCD-TRAS。其其中，第一个数字最为重要，它表示的是中，第一个数字最为重要，它表示的是CAS Latency（列（列地址选通脉冲时间延迟地址选通脉冲时间延迟 ）的缩写的缩写,指的从读取请求开始到指的从读取请求开始到输出端可以提供数据为止的时间输出端可以提供数据为止的时间.一般而言，这一般而言，这4个数字越个数字越小，表示内存的性能越好。小，表示内存的性能越好。255.2.

23、4 内存带宽内存带宽l 内存是内存控制器与CPU之间的桥梁与仓库，桥梁与仓库两者缺一不可，其内存的容量直接决定了仓库的大小，而内存的带宽则决定了“桥梁”的宽度，即内存速度。提高内存带宽，在一定层度上可以快速提升内存的整体性能。1内存带宽的重要性内存带宽的重要性2提高内存带宽提高内存带宽265.3 内存技术内存技术l 随着计算机技术的不断发展，传统内存的数据传输速率已经无法满足CPU日益增加的运算能力。为此，厂商不断研制包含一些新技术的内存，并研发并推出多通道内存技术。27285.3.1 多通道内存技术多通道内存技术l 多通道内存技术是同时运行多个内存控制器多通道内存技术是同时运行多个内存控制器

24、的方法，从而在低成本的情况下，尽可能的提高的方法，从而在低成本的情况下，尽可能的提高了内存性能。目前市场上出现了双通道和三通道了内存性能。目前市场上出现了双通道和三通道内存技术，其四通道内存技术也即将面世。内存技术，其四通道内存技术也即将面世。双通道技术双通道技术三通道技术三通道技术295.3.2 内存新技术（了解）内存新技术（了解） 每种新型计算机硬件设备的出现，必然伴随着一定的新技术，内存也不例外。本节便将对应用于DDR2和DDR3上的新技术进行简单介绍。1应用于应用于DDR2的技术的技术2应用于应用于DDR3的技术的技术5.4 内存故障与选购内存故障与选购 内存是计算机中数据的处理中心，是保障就是运行的重要组件。当内存出现故障时，一般会直接导致计算机无法开机，或者导致系统多次自动重启等现象。在本小节中，将详细介绍选购内存的一些基本知识，以及平时使用内存出现故障时，所使用的一些处理方法和和维修技巧。305.4.1 内存常见故障内存常见故障l 在实际使用计算机的过程中，经常会碰到一些莫在实际使用计算机的过程中，经常会碰到一些莫名其妙的问题，有些问题有可能是系统造成的，但大名其妙的问题，有些问题有可能是系统造成的，但大多数问题也许是内存细微故障引起的。一般