内存条的硬件知识

初识计算机硬件系统——内存储条的硬件知识主讲：刘亚琦《办公自动化》存储器是计算机系统的重要组成部分。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。存储器包括内存储器和外存储器，还有CPU中的寄存器等。我们这里所说的存储器是指内存储器和外存储器。3.1内存储器概念内存储器，通常直接安装在主板上。内存储器是直接与CPU进行数据交换的，而外存储器（硬盘、光盘等）若要与CPU进行数据交换是要通过内存储器中的内存的。内存储器的作用是供暂时存储处理器需要处理的数据或处理后的结果，提高数据传输效率，计算机几乎所有要处理的数据都是要通过内存储器才能由CPU处理的。可见内存是计算机处理器乃至整个计算机系统的数据工作空间，它是处理器运行的程序和数据必须驻留于其中的一个临时存储区域，是计算机十分重要的部件。内存储器与CPU一起构成计算机硬件系统的主机部分。内存储器包括缓存（Cache）、随机存储器（RandomAccessMemory简称RAM）和只读存储器（ReadOnlyMemory简称ROM）三类。其中RAM就是我们通常所说的“内存”，其物理设备表现为“内存条”（本书下称内存）。3.2内存储器分类3.2.1高速缓冲存储器Cache高速缓存（本书下称缓存）主要存在于CPU和硬盘设备中，其原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种内存储器，一般而言它不像RAM那样使用DRAM（动态随机存储）技术，而使用昂贵但较快速的SRAM（静态随机存储）技术。当CPU处理数据时，它会先到Cache中去寻找，如果数据因之前的操作已经读取而被暂存其中，就不需要再从随机存取存储器（Mainmemory）中读取数据——由于CPU的运行速度一般比主内存的读取速度快，主存储器周期（访问主存储器所需要的时间）为数个时钟周期。因此若要访问主内存的话，就必须等待数个CPU周期从而造成浪费。提供“高速缓存”的目的是为了让数据访问的速度适应CPU的处理速度，其基于的原理是内存中“程序执行与数据访问的局域性行为”，即一定程序执行时间和空间内，被访问的代码集中于一部分。为了充分发挥高速缓存的作用，不仅依靠“暂存刚刚访问过的数据”，还要使用硬件实现的指令预测与数据预取技术——尽可能把将要使用的数据预先从内存中取到高速缓存里。其工作原理可以进一步理解为：当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。CPU的高速缓存曾经是用在超级计算机上的一种高级技术，不过现今电脑上使用的的AMD或Intel微处理器都在芯片内部集成了大小不等的数据高速缓存和指令高速缓存，通称为L1高速缓存（L1Cache即Level1On-dieCache，第一级片上高速缓冲存储器）；而比L1更大容量的L2高速缓存曾经被放在CPU外部（主板或者CPU接口卡上），但是现在已经成为CPU内部的标准组件；英特尔酷睿系列CPU甚至会配备比L2高速缓存还要大的L3高速缓存（level3On-dieCache第三级高速缓冲存储器）。3.2.2内存RAM内存也称主存，是CPU能直接寻址的存储空间，CPU直接与内存储器数据进行交换，由半导体器件制成，内存储器的特点是存取速率快，其速度仅次于缓存。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。下文主要介绍的是RAM即内存或内存条。需要注意的是缓存和内存中的数据在断电之后不再保存。3.2.3只读存储器ROMROM是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失，所以这种内存多用来储存特定功能的程序或系统程序。最典型的就是主板上BIOS的ROM储存用来启动电脑的指令，开机的时候ROM提供一连串的指令给中央处理单元进行测试，在最初的测试中，检查RAM位置(location)以确认其储存资料的能力。此外其他电子元件包括键盘(Keyboard)、计时回路(timercircuit)以及CPU本身也被纳入CPU的测试中。随着发展还有PROM、EPROM等可擦写可编程的ROM。另外在Andriod手机刷机时，ROM当前还指刷机所使用的数据包。3.3内存和内存条内存作为组装计算机的硬件设备是必不可少的，如果没有安装内存条或者内存条出现问题都会导致电脑无法开机，可见内存的重要性。为了计算机的灵活配置、节省空间，内存条通常都是一个窄而长的条形板载卡，上面集成了内存颗粒（芯片）、电容、电感等部件。3.3.1内存的几个重要参数1．容量内存容量以MB（兆字节）或GB（G字节）作为单位，可以简写为M或G。内存的容量一般都是2的整次方倍，比如64MB、128MB、256MB等，一般而言，内存容量越大越有利于系统的运行。目前台式机中主流采用的内存容量为2G或4G，智能手机内存通常为512M或1G。但是选择内存是不能一味的购买大内存或多插内存，最大内存容量的支持受到主板和操作系统等的限制。2．核心频率内存有三种不同的频率指标，它们分别是核心频率、时钟频率和有效数据传输频率。核心频率即为内存Cell阵列(MemoryCellArray，即内部电容)的刷新频率，它是内存的真实运行频率；时钟频率即I/OBuffer（输入/输出缓冲）的传输频率；而有效数据传输频率就是指数据传送的频率（即等效频率）。3．内存的倍增系数倍增系数是从DDRSDRAM内存开始引入的概念，DDR内存因为采用新技术使得其等效频率为核心频率的2倍，这个2倍即称为DDR的倍增系数为2，同样的DDR2的内存等效频率是其核心频率的4倍，即DDR2的内存倍增系数为4，DDR3的倍增系数为8。表3-1总结了几种不同类型内存的各种频率、带宽和倍增系数的参数：规格倍增系数核心频率I/O频率等效频率带宽SDR-1331133MHz133MHz133MHz1.06GB/sDDR-2662133MHz133MHz266MHz2.1GB/sDDR-3332166MHz166MHz333MHz2.7GB/sDDR-4002200MHz200MHz400MHz3.2GB/sDDR-5334133MHz266MHz533MHz4.2GB/sDDR-6674166MHz333MHz667MHz5.3GB/sDDR-8004200MHz400MHz