計算機組裝與維護標準教程-第5章 數(shù)據(jù)處理-內(nèi)存

1第5章數(shù)據(jù)處理

內(nèi)存2計算機組裝與維護內(nèi)存簡介存儲器的種類很多，按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器，簡稱主存和輔存。主存儲器又稱內(nèi)存儲器（內(nèi)存）。內(nèi)存儲器的主要硬件為內(nèi)存條。SPD（模組存在串行檢測）是內(nèi)存條正面右側(cè)的一塊8管腳小芯片，里面保存著內(nèi)存條的速度、工作頻率、容量、工作電壓、CAS、tRCD、SPD版本等信息。內(nèi)存分類內(nèi)存，由內(nèi)存芯片、電路板、金手指等部分組成，是CPU能直接尋址的存儲空間，具有存取速率快的特點。內(nèi)存一般采用半導體存儲單元，包括：隨機存儲器（RAM）靜態(tài)SRAM：高速緩存動態(tài)DRAM：內(nèi)存條只讀存儲器（ROM）以及高速緩存（Cache）4計算機組裝與維護內(nèi)存的發(fā)展-RAM的分類SRAM（StaticRAM,靜態(tài)隨機存儲器）：所謂“靜態(tài)”，是指只要保持通電，SRAM里面存儲的數(shù)據(jù)就可以恒久保持。主要應(yīng)用于CPU的Cache。DRAM（DynamicRAM,動態(tài)隨機存儲器）：里面存儲的數(shù)據(jù)需要周期性的刷新才能保持。主要應(yīng)用于內(nèi)存。5計算機組裝與維護SDRAM存儲器動態(tài)隨機存儲器DRAM有很多種類，如FPMDRAM、EDODRAM、RDRAM、VRAM、SDRAM（SynchronousDynamicRandomAccessMemory,同步動態(tài)隨機存儲器）等，而計算機中使用最多的是SDRAM。SDRAM已經(jīng)從

SDRSDRAM(SingleDataRateSDRAM

)、

DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM)

、DDR2SDRAM發(fā)展到DDR3SDRAM。6計算機組裝與維護DDR時代DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM）簡稱DDR，也就是“雙倍速率SDRAM”的意思。DDR可以說是SDRAM的升級版本，DDR在時鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，這使得DDR的數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM的兩倍。早期DDR常見的的時鐘頻率為DDR266、DDR333、DDR400，單位為MHz。7計算機組裝與維護DDR2時代DDR2能夠在100MHz的發(fā)信頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400MB/s的帶寬，而且其接口將運行于1.8V電壓上，從而進一步降低發(fā)熱量，以便提高頻率。針對PC等市場的DDR2內(nèi)存擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率。高端的DDR2內(nèi)存將擁有800、1000MHz兩種頻率。8計算機組裝與維護DDR3時代DDR3相比起DDR2有更低的工作電壓，從DDR2的1.8V降落到1.5V，性能更好更為省電；DDR2的4bit預讀升級為8bit預讀。運行頻率為1066,1333,1600MHz,

DDR3目前最高能夠達到2000MHz以上的速度。9計算機組裝與維護SDRSDRAM與DDRSDRAM10計算機組裝與維護主板上的內(nèi)存插槽11計算機組裝與維護DDR4時代DDR4內(nèi)存是新一代的內(nèi)存規(guī)格。2011年1月4日，三星電子完成史上第一條DDR4內(nèi)存。DDR4相比DDR3最大的區(qū)別有三點：16bit預取機制（DDR3為8bit），同樣內(nèi)核頻率下理論速度是DDR3的兩倍；更可靠的傳輸規(guī)范，數(shù)據(jù)可靠性進一步提升；工作電壓降為1.2V，更節(jié)能。DDR4的頻率提升至2133MHz，根據(jù)規(guī)劃，隨后將進一步將電壓降至1.0V，頻率則實現(xiàn)2667MHz，最高可達4266MHz。DDR4內(nèi)存與DDR3區(qū)別

DDR3內(nèi)存自從2007年服役以來，至今已經(jīng)走過了8個年頭。相比Intel的更新?lián)Q代步伐來說，內(nèi)存發(fā)展可謂相當緩慢。不過好在2014年底，各大廠商紛紛上架DDR4內(nèi)存產(chǎn)品，起跳頻率達到2133MHz，標志著DDR4時代的開始。隨著Intel新一代Skylake（2015年）架構(gòu)處理器及100系列芯片主板的普及，DDR4內(nèi)存真正邁向普及之路。DDR4內(nèi)存與DDR3區(qū)別(1)DDR4內(nèi)存2133MHz頻率起步內(nèi)存最重要的性能指標：頻率。內(nèi)存的頻率高低一定程度上決定了內(nèi)存速度。在DDR3時代，2133MHz已經(jīng)算是高頻率，再往上很難有所突破，2400MHz、2800MHz已經(jīng)是極限;而DDR4內(nèi)存直接2133MHz起步，2400MHz也就是入門級頻率，最高可達到4266MHz，超頻之后，DDR4內(nèi)存頻率可以達到更高值。

DDR4內(nèi)存與DDR3區(qū)別(2)DDR4內(nèi)存容量更大，功耗更低在容量方面，同一單位的DDR4內(nèi)存擁有比DDR3多一倍的存儲空間，同時DDR4能夠搭載最多8個模塊，也比DDR3多一倍。這樣算下來，同樣的空間下DDR4內(nèi)存最大容量比DDR3多4倍。DDR3所需的標準電源供應(yīng)是1.5V，而DDR4降至1.35V/1.2V，移動設(shè)備設(shè)計的低功耗DDR4更降至1.1V

。

DDR4內(nèi)存與DDR3區(qū)別(3)DDR4內(nèi)存金手指變彎了考慮到平直的內(nèi)存金手指拔插不方便的問題，DDR4將內(nèi)存金手指改成中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點和兩端的低點以平滑曲線過渡。

DDR4內(nèi)存與DDR3區(qū)別5.1.3內(nèi)存封裝工藝

對于內(nèi)存來說，內(nèi)存顆粒的封裝工藝也在一定程度上影響著內(nèi)存的性能。因為，不同封裝技術(shù)在制造工序和工藝方面的差異很大，對內(nèi)存芯片自身性能的發(fā)揮，也起著至關(guān)重要的作用。目前，內(nèi)存顆粒所采用的封裝工藝主要包括:DIP封裝（雙列直插式封裝

）TSOP封裝（薄型小尺寸封裝）BGA封裝（球柵陣列封裝）CSP封裝（芯片級封裝）上個世紀的70年代，芯片封裝基本都采用DIP（Dualln-linePackage，雙列直插式封裝）封裝，此封裝形式在當時具有適合PCB（印刷電路板）穿孔安裝，布線和操作較為方便等特點。DIP封裝形式封裝效率是很低的，其芯片面積和封裝面積之比為1：1.86，這樣封裝產(chǎn)品的面積較大，內(nèi)存條PCB板的面積是固定的，封裝面積越大在內(nèi)存上安裝芯片的數(shù)量就越少，內(nèi)存條容量也就越小。同時較大的封裝面積對內(nèi)存頻率、傳輸速率、電器性能的提升都有影響。理想狀態(tài)下芯片面積和封裝面積之比為1：1將是最好的，但這是無法實現(xiàn)的，除非不進行封裝，但隨著封裝技術(shù)的發(fā)展，這個比值日益接近。

DIP封裝到了上個世紀80年代，內(nèi)存第二代的封裝技術(shù)TSOP出現(xiàn)，TSOP是“ThinSmallOutlinePackage”的縮寫，意思是薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存是在芯片的周圍做出引腳，采用SMT技術(shù)（表面安裝技術(shù)）直接附著在PCB板的表面。TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動)減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。同時TSOP封裝具有成品率高，價格便宜等優(yōu)點，因此得到了極為廣泛的應(yīng)用，時至今日仍有很多內(nèi)存顆粒采用TOSP封裝工藝進行生產(chǎn)。TSOP封裝方式中，內(nèi)存芯片是通過芯片引腳焊接在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱就相對困難。而且TSOP封裝方式的內(nèi)存在超過150MHz后，會產(chǎn)品較大的信號干擾和電磁干擾，從而影響內(nèi)存的正常工作。TSOP封裝20世紀90年代隨著技術(shù)的進步，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。BGA是英文BallGridArrayPackage的縮寫，即球柵陣列封裝。采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能。BGA封裝成為目前主流的內(nèi)存芯片封裝技術(shù)。BGA封裝CSP（ChipScalePackage），是芯片級封裝的意思。CSP封裝最新一代的內(nèi)存芯片封裝技術(shù)，其技術(shù)性能又有了新的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1:1.14，已經(jīng)相當接近1:1的理想情況，絕對尺寸也僅有32平方毫米，約為普通的BGA的1/3，僅僅相當于TSOP內(nèi)存芯片面積的1/6。與BGA封裝相比，同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高三倍。CSP封裝內(nèi)存不但體積小，同時也更薄，其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2毫米，大大提高了內(nèi)存芯片在長時間運行后的可靠性，線路阻抗顯著減小，芯片速度也隨之得到大幅度提高。

CSP封裝5.2內(nèi)存的性能指標

內(nèi)存對計算機的整體性能影響很大，計算機在執(zhí)行很多任務(wù)時的效率都會受到內(nèi)存性能的影響。為了更加深入地了解內(nèi)存的各種特性，必須全面掌握內(nèi)存的各項性能指標。5.2.1內(nèi)存的容量

內(nèi)存容量是指該內(nèi)存條的存儲容量，是用戶接觸最多的內(nèi)容性能指標之一，也是評判內(nèi)存性能的一項主要指標。內(nèi)存的容量一般都是2的整次方倍，例如128MB、256MB等。目前，內(nèi)存容量已經(jīng)開始使用GB作為單位，如常見內(nèi)存至少都是1GB，而更大容量的2GB、4GB、8GB等內(nèi)存也已逐漸普及。一般情況下，內(nèi)存容量越大，其系統(tǒng)的運行也就越穩(wěn)定5.2.2內(nèi)存的主頻內(nèi)存主頻以MHz為單位來計算的，與CPU一樣，習慣上被用來表示內(nèi)存的速度，代表著該內(nèi)存所能達到的最高工作頻率。例如2010年較為主流的內(nèi)存頻率是533MHz/667MHz/800MHz的DDR2內(nèi)存。當前較為流行的DDR3頻率在1600MHz以上。5.2.3內(nèi)存的延遲時間

內(nèi)存延遲表示系統(tǒng)進入數(shù)據(jù)存取操作就緒狀態(tài)前等待內(nèi)存相應(yīng)的時間，通常用4個連著的阿拉伯數(shù)字來表示，如3-4-4-8、4-4-4-12等，分別代表CL-TRP-TRCD-TRAS。其中，第一個數(shù)字最為重要，它表示的是CASLatency（列地址選通脈沖時間延遲）的縮寫,指的從讀取請求開始到輸出端可以提供數(shù)據(jù)為止的時間.一般而言，這4個數(shù)字越小，表示內(nèi)存的性能越好。255.2.4內(nèi)存帶寬

內(nèi)存是內(nèi)存控制器與CPU之間的橋梁與倉庫，橋梁與倉庫兩者缺一不可，其內(nèi)存的容量直接決定了倉庫的大小，而內(nèi)存的帶寬則決定了“橋梁”的寬度，即內(nèi)存速度。提高內(nèi)存帶寬，在一定層度上可以快速提升內(nèi)存的整體性能。1．內(nèi)存帶寬的重要性2．提高內(nèi)存帶寬265.3內(nèi)存技術(shù)

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)無法滿足CPU日益增加的運算能力。為此，廠商不斷研制包含一些新技術(shù)的內(nèi)存，并研發(fā)并推出多通道內(nèi)存技術(shù)。27285.3.1多通道內(nèi)存技術(shù)

多通道內(nèi)存技術(shù)是同時運行多個內(nèi)存控制器的方法，從而在低成本的情況下，盡可能的提高了內(nèi)存性能。目前市場上出現(xiàn)了雙通道和三通道內(nèi)存技術(shù)，其四通道內(nèi)存技術(shù)也即將面世。雙通道技術(shù)三通道技術(shù)295.3.2內(nèi)存新技術(shù)（了解）

每種新型計算機硬件設(shè)備的出現(xiàn)，必然伴隨著一定的新技術(shù)，內(nèi)存也不例外。本節(jié)便將對應(yīng)用于DDR2和DDR3上的新技術(shù)進行簡單介紹。1．應(yīng)用于DDR2的技術(shù)2．應(yīng)用于DDR3的技術(shù)5.4內(nèi)存故障與選購

內(nèi)存是計算機中數(shù)據(jù)的處理中心，是保障就是運行的重要組件。當內(nèi)存出現(xiàn)故障時，一般會直接導致計算機無法開機，或者導致系統(tǒng)多次自動重啟等現(xiàn)象。在本小節(jié)中，將詳細介紹選購內(nèi)存的一些基本知識，以及平時使用內(nèi)存出現(xiàn)故障時，所使用的一些處理方法和和維修技巧。305.4.1內(nèi)存常見故障

在實際使用計算機的過程中，經(jīng)常會碰到一些莫名其妙的問題，有些問題有可能是系統(tǒng)造成的，但大多數(shù)問題也許是內(nèi)存細微故障引起的。一般情況下，硬盤、CPU和主板所造成的故障比較少見。開機無顯示操作系統(tǒng)產(chǎn)生非法錯誤注冊表無故損壞系統(tǒng)自動進入安全模式隨機性死機內(nèi)存不足提示多次自動重新啟動325.4.2