第3章內(nèi)存儲器

1、第三章 內(nèi)存儲器教學(xué)提示：本章主要介紹了內(nèi)存的概念和發(fā)展，了解內(nèi)存的性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)，學(xué)會識別區(qū)分各種內(nèi)存，掌握內(nèi)存條的選購和測試。教學(xué)目標(biāo)：A級：（基本要求）1. 了解內(nèi)存的基本知識和性能指標(biāo)。2. 掌握內(nèi)存的安裝和基本設(shè)置。B級：（較高要求）1. 了解識別內(nèi)存條的基本方法。2. 掌握條據(jù)需要選購內(nèi)存條的方法。3. 對內(nèi)存進(jìn)行測試和維護(hù)。歷史回顧：計算機(jī)內(nèi)存的誕生。世界上第一臺數(shù)字計算機(jī)可以追溯到上個世紀(jì)30 年代宋到40 年代初，約翰阿塔納索夫和他的學(xué)生貝瑞在美國艾奧瓦州立大學(xué)組裝出了世界上第一臺數(shù)字計算機(jī)。該計算機(jī)具備了許多現(xiàn)代計算機(jī)的設(shè)計思想包括使用二進(jìn)制數(shù)字、可再生存儲器、并行計算以及

2、將計算單元和存儲單元分離開來等。約翰阿塔納索夫計算機(jī)的存儲系統(tǒng)使用的是一個大的磁鼓，這也是計算機(jī)內(nèi)存儲器的雛形。圖3-1 早期的計算機(jī)的存儲系統(tǒng)使用的是一個大的磁鼓內(nèi)存儲器（內(nèi)存）是微型計算機(jī)主機(jī)的組成部分，用來存放當(dāng)前正在使用的或隨時要使用的程序。在計算機(jī)的存儲系統(tǒng)中內(nèi)存儲器直接決定CPU的工作效率，它是CPU與其它部件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶。內(nèi)存儲器是計算機(jī)中僅次于CPU的重要部件，內(nèi)存的容量及性能是影響計算機(jī)性能主要因素之一。因此配置和維護(hù)計算機(jī)就要了解和掌握內(nèi)存儲器的基本知識。知識補充：內(nèi)部存儲器按存儲信息的功能可分為只讀存儲器（ROM ）、可改寫的只讀存儲器EPROM和隨機(jī)存儲器RAM三

3、大類。存放在RAM上的數(shù)據(jù)既可以快速寫入，也能快速讀出?！爸修D(zhuǎn)倉庫”一般就是用RAM來搭建的。因此，如果不是特別說明，內(nèi)存一般指的就是RAM。3.1 基礎(chǔ)知識：認(rèn)識內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器有很多種類，通常所說的內(nèi)存就是指內(nèi)存條，下面就逐步介紹內(nèi)存條。3.1.1 認(rèn)識內(nèi)存條1內(nèi)存的工作原理當(dāng)CPU 在工作時，需要從硬盤等外部存儲器上讀取數(shù)據(jù)，但由于硬盤這個“倉庫”太大，加上離CPU 也很“遠(yuǎn)”，運輸“原料”數(shù)據(jù)的速度就比較慢，會使CPU 的生產(chǎn)效率降低。為了解決這個問題，在CPU 與外部存儲器之間，建了一個“小倉庫”：內(nèi)存。內(nèi)存雖然容量不大，一般只有幾十MB 到幾百MB ，但中轉(zhuǎn)速度非?？?，當(dāng)CPU 需

4、要數(shù)據(jù)時，事先可以將部分?jǐn)?shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，這樣提高了CPU的工作效率，同時也減輕了硬盤的負(fù)擔(dān)。由于內(nèi)存只是一個“中轉(zhuǎn)倉庫”，因此它并不能用來長時間存儲數(shù)據(jù)，當(dāng)突然斷電時，內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)都會丟失。內(nèi)存的工作如圖3-2所示。主板上的“北橋”CPU的運算單元一級緩存二級緩存三級緩存內(nèi)存圖3-2 內(nèi)存的工作示意圖2內(nèi)存條的組成內(nèi)存條主要由印刷電路板、內(nèi)存芯片、SPD芯片、金手指等組成。如圖3-3所示。（1） 印刷電路板（PCB）用來安裝內(nèi)存芯片、SFD 芯片、排阻等元器件的這塊薄薄的、韌性很好的塑膠板。也稱之為PCB 板，它是所有元器件的載體，采用多層結(jié)構(gòu)，層數(shù)越多，成本越高，但干擾越少，工作越穩(wěn)定

5、。（2）內(nèi)存芯片及封裝內(nèi)存芯片，也稱內(nèi)存顆粒，是內(nèi)存條的靈魂，其結(jié)構(gòu)和封裝對速度、電氣性能、散熱效果及抗干擾等影響極大。采用新封裝技術(shù)的內(nèi)存條存儲容量也越來越大。（3）SPD芯片SPD是一個8針的SOIC封裝256字節(jié)的EEPROM（電可擦寫可編程只讀存儲器）芯片，里面主要保存著內(nèi)存生產(chǎn)廠家在內(nèi)存出廠時所設(shè)定的有關(guān)內(nèi)存的相關(guān)資料，通常有內(nèi)存條的容量、芯片模塊的生產(chǎn)廠商、標(biāo)稱運行頻率、是否具備ECC校驗等基本信息。啟動計算機(jī)后，主板BIOS就會讀取SPD中的信息，主板北橋芯片組就會條據(jù)這些參數(shù)信息來自動調(diào)整內(nèi)存的工作狀態(tài)，確保內(nèi)存處于正常的工作狀態(tài)。知識補充：SPD是一組關(guān)于內(nèi)存模組的配置信息，

6、如P-Bank數(shù)量、電壓、行地址/列地址數(shù)量、位寬、各種主要操作時序（如CL、tRCD、tRP、tRAS等）。如果在BIOS中將內(nèi)存設(shè)置選項定為“By SPD”，那么在開機(jī)時，主板的北橋會條據(jù)SPD中的參數(shù)信息來自動配置相應(yīng)的內(nèi)存時序與控制寄存器，避免人為出現(xiàn)設(shè)置錯誤而引起故障。當(dāng)然，也可以自由調(diào)整時序與控制參數(shù)（物理參數(shù)仍要借助SPD或北橋自己檢測來確定）。（4）觸點觸點也稱金手指，是內(nèi)存條與插槽直接接觸的部分，觸點是由很多的金屬引腳構(gòu)成的。這些引腳是內(nèi)存和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌凇Ｓ|點和主板插槽之間的接觸良好是保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作先決條件。PCB排阻和電容SPD觸點內(nèi)存芯片圖3-3 內(nèi)存條的硬件

7、構(gòu)成使用技巧：由于觸點是由金屬構(gòu)成的，因此在使用一段時期以后，金手指的表面可能出現(xiàn)氧化層（或污垢）。導(dǎo)致金手指的導(dǎo)電性能變差，從而導(dǎo)致內(nèi)存條與插槽接觸不良，從而引發(fā)系統(tǒng)頻繁死機(jī)、無法開機(jī)、穩(wěn)定性差等。解決的方法是用橡皮擦擦拭金手指，直到光亮如新為止，如圖3-4所示。通過該方法，一般能去掉金手指上的氧化層或污垢。圖3-4 用橡皮清潔內(nèi)存條上的觸點（5）排阻和電容在金手指的上方有一列十分整齊的電阻。通常為了FCB布線方便，都采用排阻的形式，排阻每邊4 個引腳，集成了4 個相同的電阻，之間互不相通，目前大部分是用表面印有100 （等于10 歐）的或220 （等于22 歐）的排阻。排阻、電容是內(nèi)存條的

8、重要組成部分，有些廠商在生產(chǎn)內(nèi)存條時，為了降低成本，往往會省略這些排阻及電容。此時雖然內(nèi)存還能工作，但影響了內(nèi)存的穩(wěn)定性。在挑選內(nèi)存條時，內(nèi)存芯片下方的排阻越多、越密，相對來說做工及用料越好。3.1.3 內(nèi)存條的分類十年前，SDRAM、RAMBUS和DDR三足鼎立。SDRAM是傳統(tǒng)霸王，RAMBUS有Intel撐腰。但最后獲勝的卻是性能比SDRAM強、價格比RAMBUS便宜的DDR內(nèi)存。如今，DDR內(nèi)存已經(jīng)從和奔騰CPU匹配的第一代DDR，與酷睿匹配的二代DDR2發(fā)展到針對酷睿7系列的第三代DDR3了。DDR 內(nèi)存單面金手指針腳數(shù)量為92個（雙面184個），缺口左邊為52個針腳，缺口右邊為40

9、個針腳；DDR2 內(nèi)存單面金手指120個（雙面240個），缺口左邊為64個針腳，缺口右邊為56個針腳；DDR3內(nèi)存單面金手指也是120個（雙面240個），缺口左邊為72個針腳，缺口右邊為48個針腳。三種類型的內(nèi)存工作電壓也完全不同，DDR內(nèi)存的工作電壓為2.5V；DDR2工作電壓降至1.8V；到了DDR3內(nèi)存時代，工作電壓又降至1.5V。從DDR內(nèi)存發(fā)展到DDR3內(nèi)存，工作電壓的降低，意味著內(nèi)存功耗越低，發(fā)熱量也越低，工作也更穩(wěn)定。并且內(nèi)存帶寬也大幅提升。DDR 、DDR2和DDR3內(nèi)存外觀如圖3-5所示。圖3-5 DDR 、DDR2和DDR3內(nèi)存條比較3.1.4 內(nèi)存的封裝不同規(guī)格的內(nèi)存，內(nèi)

10、存芯片的外形和體積不盡相同，這是因為內(nèi)存芯片“封裝”技術(shù)的不同導(dǎo)致的。一般來說，DDR內(nèi)存采用了TSOP封裝技術(shù)，如圖3-6所示。而DDR2和DDR3內(nèi)存均采用FBGA（底部球形引腳封裝）封裝技術(shù)，如圖3-7所示。圖3-6 TSOP封裝 圖3-7 BGA封裝FBGA封裝把DDR2和DDR3內(nèi)存芯片比TSOP封裝的要小巧很多，內(nèi)存PCB基板上也看不到DDR內(nèi)存芯片上的金屬觸點，因為其柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面，所有的觸點就被“包裹”起來了，外面自然看不到。其優(yōu)點是有效地縮短了信號的傳導(dǎo)距離。FBGA封裝形式在抗干擾、散熱等方面優(yōu)勢明顯。知識補充：物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存是什么關(guān)系？物理內(nèi)存是能看

11、到的內(nèi)存條。而虛擬內(nèi)存就是“假”的內(nèi)存條，它是在硬盤上開辟的一個用于存儲的空間，對于物理內(nèi)存來說，它是一種擴(kuò)展和補充。當(dāng)內(nèi)存空間緊張時，系統(tǒng)就會將一些暫時用不到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到虛擬內(nèi)存當(dāng)中。這就像在一個流動倉庫中，管理員把一些滯銷的貨物先移到后備倉庫去，將空間騰出來留給那些經(jīng)常進(jìn)出倉庫的貨物使用。3.1.5 內(nèi)存的技術(shù)指標(biāo)1.內(nèi)存的品牌內(nèi)存品牌也就是生產(chǎn)該內(nèi)存條的廠商的名字，例如Kingston（金士頓）、ADATA威剛、Hyundai（現(xiàn)代）、Kingmax（勝創(chuàng)）、GEIL（金邦科技）、Apacer（宇瞻）、KINGBOX（黑金剛）、Corsair（海盜船）、Samsung（三星）等。通過標(biāo)簽

12、上的商標(biāo)可以看出來。2.容量內(nèi)存容量反映的就是一條內(nèi)存條的總?cè)萘?。也就是“倉庫”的“庫容”。 DDR時代主流一條內(nèi)存是512MB或1GB，而到了DDR2時代，兩條1GB內(nèi)存，或單條2GB的內(nèi)存就只是標(biāo)準(zhǔn)配置了，DDR3時代4GB的內(nèi)存將成為主流。4.頻率和帶寬內(nèi)存的頻率是指內(nèi)存工作的時鐘頻率，類似于CPU的主頻，內(nèi)存的頻率也稱等效頻率，它反映了內(nèi)存的速度；內(nèi)存的帶寬反映了內(nèi)存和CPU交換數(shù)據(jù)要通過“橋梁”的寬窄。橋越寬，可以通過的人就越多，通行速度就越快；同樣，帶寬足夠大，才可以滿足CPU的對數(shù)據(jù)傳輸要求。帶寬和頻率的關(guān)系有一個公式：內(nèi)存帶寬內(nèi)存位寬×頻率÷8（內(nèi)存位寬，如

13、果是一條內(nèi)存，也就是單通道的，位寬為64位；如果是兩條參數(shù)完全一致的內(nèi)存組成的雙通道內(nèi)存，位寬為128位。除以8是把結(jié)果換算成字節(jié)來表示，1字節(jié)8位）。比如CPU和內(nèi)存之間的通道帶寬為8.5GB/s，那么只要內(nèi)存帶寬等于或大于這個帶寬就可以了。同樣通過帶寬公式計算，8.5GB/s64bit×頻率÷8，一條等效頻率為1066MHz的內(nèi)存就可以滿足了；如果是組成雙通道，內(nèi)存位寬就會由64bit變?yōu)?28bit，8.5GB/s128bit×頻率÷8，所以兩條等效頻率為533MHz的內(nèi)存組成雙通道就可以滿足CPU帶寬的需要。知識補充：前面講到內(nèi)存頻率都是“等效頻

14、率”，和實際頻率有區(qū)別。DDR/DDR2/DDR3的等效頻率分別除以“2”、“4”、“8”就是它們的實際頻率。比如，DDR3 1066的等效頻率為1066MHz，實際頻率就為1066MHz÷8=133MHz。實際頻率只要了解就行了，衡量內(nèi)存的性能，要看等效頻率。DDR、DDR2和DDR3內(nèi)存有個重要的特征就是越到后面的產(chǎn)品的等效頻率就越高。比如，DDR發(fā)展到DDR400時就到頂了，它的等效頻率為400MHz，DDR2發(fā)展到DDR2 800也停了下來，而DDR3內(nèi)存，市場上有DDR3 1066、DDR3 1333、DDR3 1600等眾多型號,說明DDR3內(nèi)存正處于一個發(fā)展階段。5.延

15、遲時間延遲時間也稱CAS延遲值，這就好像用字典查找某個字一樣，不同的同學(xué)所需的時間是不一樣的?；ㄙM的時間越短，說明該同學(xué)的反應(yīng)越快，同理內(nèi)存的延遲值越小，傳輸速度越快。延遲時間也是內(nèi)存的一個重要指標(biāo)，它包括CAS 延遲時間（簡稱CAS或CL）、RAS到CAS的延遲時間（簡稱tRCD）、RAS 預(yù)充電時間（簡稱tRP ）、RAS Active Time （簡稱RAS）等幾種。其中第一位“CAS 延遲時間”數(shù)值大小最重要，普通用戶關(guān)注第一位延遲值就可以了。從DDR、DDR2、DDR3內(nèi)存身上看到，雖然它們的傳輸速度越來越快，頻率越來越高，容量也越來越大，但延遲值卻提高了，如DDR內(nèi)存的延遲值為1.

16、5、2、2.5、3；而到了DDR2時代，延遲值提升到了3、4、5、6；到了DDR3時代，延遲值也繼續(xù)提升到了5、6、7、8或更高。如圖3-8所示，標(biāo)簽中的都標(biāo)有內(nèi)存的“延遲時間”。 圖3-8 內(nèi)存條上的標(biāo)明的延遲時間使用技巧：在主板BIOS設(shè)置中，可以設(shè)置內(nèi)存的延遲時間。如果把各項內(nèi)存延遲時間的值手動設(shè)置為比較小的數(shù)值，那么可以提高內(nèi)存性能，從而間接提升系統(tǒng)性能，例如將“CAS ”設(shè)置為“2 ”。其它選項，一般可以使用默認(rèn)值。需要注意的是，如果內(nèi)存不能承受設(shè)置的延遲時間，那么會導(dǎo)致系統(tǒng)出錯，甚至死機(jī)。因此在設(shè)置時可以反復(fù)試驗，找到一個既穩(wěn)定，同時數(shù)值也最小的設(shè)置方案。3.2制定選購方案：選購原

17、則及分析購買內(nèi)存時最重要的考量是與系統(tǒng)的兼容性，除此之外必須決定需要多少內(nèi)存容量，以及其它考量，例如 價格、品質(zhì)、供應(yīng)性、服務(wù)以及保證。一、在DDR、DDR2及DDR3之間是否可以選擇？ 選擇什么類型的內(nèi)存條要依據(jù)主板上內(nèi)存插槽來確定，而這實際上由主板上北橋芯片來決定的。如果是奔騰4時代的舊主機(jī)，也只能選擇DDR內(nèi)存；如果是酷睿系列，一般是DDR2來匹配；現(xiàn)階段到了酷睿i5、i7時代，DDR3已經(jīng)完全取代其它類型的內(nèi)存。雖然還有的部分主板同時支持DDR2和DDR3內(nèi)存，考慮到同容量DDR2和DDR3內(nèi)存價格相差不大，而DDR3帶寬更大，及為今后硬件升級考慮， DDR3內(nèi)存是唯一的選擇。二、是否

18、有散熱片？現(xiàn)在的內(nèi)存很多都安裝有散熱片，安裝散熱片有以下三個方面的好處：首先安裝散熱片后，減少了對內(nèi)存的電磁干擾作，加強了內(nèi)存的穩(wěn)定性。安裝散熱片，有利于提高散熱作效果。最后就是散熱片對內(nèi)存起到的保護(hù)作用。就像金屬盔甲一樣，安裝散熱片后，對內(nèi)存芯片和末端電容都得到了很好保護(hù)，不用再擔(dān)心運輸途中或者是插拔時受到損壞。同時金屬的外殼，也避免了用戶插拔內(nèi)存時因身上靜電而損壞的情況。三、是選單面的還是雙面的？同樣容量的內(nèi)存，有單面的，也有雙面的，該如何選擇呢？這個要分不同的用途來說，單面內(nèi)存一般內(nèi)存顆粒較少，所以單面內(nèi)存的功耗和發(fā)熱量，肯定要比雙面內(nèi)存好一些。并且，單面內(nèi)存PCB的走線較為稀疏，導(dǎo)線與

19、導(dǎo)線之間的電磁干擾更少，所以對內(nèi)存性能要求比較高的用戶，如通過超頻來提高性能的用戶有一定幫助。四、延遲時間越小越好？在內(nèi)存的標(biāo)簽上都標(biāo)有延遲時間，選購時一定要看清楚。前面，延遲時間越小，性能越好。如同樣的DDR3 1333內(nèi)存，延遲時間為8-8-8-24的內(nèi)存，性能肯定要比9-9-9-27的好。當(dāng)然用戶也可以用CPU-Z等檢測軟件來檢測延遲時間信息。知識補充：在內(nèi)存條上面一般都有兩個標(biāo)簽，一個是前面講到的可以識別包括內(nèi)存容量、頻率和帶寬、延遲時間及工作電壓等參數(shù)的標(biāo)簽，還有一個是激光防偽標(biāo)簽，用戶依此可以辨別該內(nèi)存的真?zhèn)?。圖3-9 內(nèi)存條上的兩個標(biāo)簽二、盡管DDR3內(nèi)存成為市場主流，DDR3

20、1066、DDR3 1333、DDR3 1600等，如何選擇？目前來看，DDR3 1066只是一款過渡產(chǎn)品，不僅性能差，而且沒有價格優(yōu)勢，首先要放棄選擇。DDR3 1333、DDR3 1600是目前市場上的主流產(chǎn)品。二者之間如何選擇要依據(jù)CPU所能夠支持內(nèi)存頻率來決定。例如酷睿i5處理器不超頻下最高支持DDR3 1333內(nèi)存，而酷睿i7則可支持DDR3 1600的頻率。DDR3 1600相對于DDR3 1333MHz在性能上還是有一定提升的。如果DDR3 1333、DDR3 1600價格相差不大時，那肯定首選DDR3 1600內(nèi)存三、多大容量的內(nèi)存才夠用？由于WindowsXP的普及，現(xiàn)在計算

21、機(jī)的內(nèi)存最基本的要求是512MB容量了，但從應(yīng)用的需求來看，如果是辦公處理及上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁，內(nèi)存為容量1G比512MB更能提高系統(tǒng)性能，如果要應(yīng)用在圖形編輯，視頻編輯等多媒體方面，或者多任務(wù)處理等方面的應(yīng)用應(yīng)該選擇2GB的內(nèi)存。如果操作系統(tǒng)是最新的Windows 7或Vista，面對這些消耗內(nèi)存的大戶，1BG容量是裝機(jī)用戶的標(biāo)準(zhǔn)配置。2GB容量的內(nèi)存可滿足大部分用戶的需求，但4GB容量內(nèi)存在多任務(wù)多程序的時候，還是優(yōu)勢明顯。3.3 實戰(zhàn)：內(nèi)存條的選購確定了內(nèi)存條的容量、帶寬、種類和條數(shù)后，就需要到市場上去選購，要選購適用的內(nèi)存條必須掌握它的識別方法和技術(shù)。3.3.1. 內(nèi)存條質(zhì)量的檢測方法通過實踐發(fā)現(xiàn)，有的內(nèi)存條在平時使用時沒問題，但是在安裝Windows操作系統(tǒng)時總是出現(xiàn)藍(lán)屏或報錯，這說明這樣的內(nèi)存條質(zhì)量并不可靠。因為在安裝Windows操作系統(tǒng)時，由于CPU與內(nèi)存交換的數(shù)據(jù)量非常大，此時，對內(nèi)存的質(zhì)量是一個巨大考驗。如果內(nèi)存條在安裝操作系統(tǒng)的全過程中沒有出現(xiàn)任何問題，說明該內(nèi)存條質(zhì)量沒