第05章內(nèi)存-newppt課件

1、| 2006 LenovoLenovo Confidential計算機硬件基礎(chǔ) 內(nèi)存篇| 2006 LenovoLenovo Confidential主要內(nèi)容5.1 概述 5.2 內(nèi)存的類型 5.3 內(nèi)存芯片的封裝5.4 內(nèi)存模塊與插槽 5.5 內(nèi)存的性能 5.6 內(nèi)存的相關(guān)知識 | 2006 LenovoLenovo Confidential5.1 概述 存儲器分為內(nèi)存儲器與外存儲器 內(nèi)部存儲器芯片 主要有四種類型：ROM有條件寫入、隨機讀取 不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)不會丟失FLASH隨機寫入、隨機讀取 不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)不會丟失DRAM隨機寫入、隨機讀取 需要刷新斷電后數(shù)據(jù)丟失SRAM隨機寫

2、入、隨機讀取不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)丟失 我們常說的內(nèi)存在狹義上是指系統(tǒng)主存，通常使用DRAM芯片 | 2006 LenovoLenovo Confidential5.2 內(nèi)存的類型 FPM DRAM Fast Page Mode （快速頁模式DARM 支持分頁和突發(fā)訪問模式的DRAM存儲器叫做快速頁模式內(nèi)存 2019年及之前的大多數(shù)486和Pentium系統(tǒng)都使用FPM內(nèi)存 EDO DRAM Extended Data Out擴展數(shù)據(jù)輸出 ） DRAM 允許下一個訪問周期與前一個周期重疊，從而使每個周期大約節(jié)省10ns 一般是72針的SIMMSingle Inline Memory Module

3、，單內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊方式 內(nèi)存的工作電壓通常是5V| 2006 LenovoLenovo Confidential5.2 內(nèi)存的類型 SDRAM Synchronous同步） DRAM 與主板時鐘頻率保持同步，有PC66、PC100和PC133等幾種規(guī)范 以DIMMDual Inline Memory Module，雙內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊的形式安裝在主板上 內(nèi)存的工作電壓通常是3.3V DDR-SDRAM 雙倍數(shù)據(jù)速率Double Data Rate, DDRSDRAM 是對標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的改進設(shè)計 ，DDR內(nèi)存并不將時鐘頻率加倍，而是通過在每個時鐘周期里傳輸2次來獲得加倍的性能 使用184針的DIMM設(shè)

4、計 內(nèi)存的工作電壓通常是2.5V| 2006 LenovoLenovo Confidential5.2 內(nèi)存的類型 DDR2-SDRAM 與DDR相比，最大的區(qū)別是數(shù)位預(yù)取技術(shù)的不同 DDR2每次傳送數(shù)據(jù)達到4bit，比DDR每次傳送2bit多一倍 工作電壓從原來DDR的2.5V降到了1.8V 內(nèi)存本身集成了信號終結(jié)器 通過引入“Posted CAS功能來解決指令沖突問題 加入了OCD （Off-Chip Driver技術(shù) ，以防止電壓不穩(wěn)定引起資料丟失 使用新的240針的DIMM設(shè)計 | 2006 LenovoLenovo Confidential5.2 內(nèi)存的類型 RDRAM 即Rambu

5、s DRAM，是一種在2019年后期出現(xiàn)在高端PC系統(tǒng)里的一種內(nèi)存設(shè)計，但因為市場的接受程度不高，目前已經(jīng)不常見 是一種窄通道設(shè)備，一次只傳輸16位2個字節(jié)數(shù)據(jù)加上兩個可選的校驗位）。 而DIMM是一種64位寬的設(shè)備 內(nèi)存總線寬度雖然不寬，但速度卻很快，同時使用多個通道能將內(nèi)存總線帶寬進一步提高 芯片安裝在RIMM里。RIMM的大小和物理形狀類似于當(dāng)前的DIMM，但它們是不能替換的 通道中未插內(nèi)存模塊的RIMM插槽必須插入一個連接模塊以保證路徑是完整的| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 DIP 早期的內(nèi)存芯片采用此封裝 封裝的外形呈長方形，針

6、腳從長邊引出，具有適合PCB穿孔安裝，布線和操作較為方便等特點 由于針腳數(shù)量少一般為864針），抗干擾能力極弱 體積比較“龐大”| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 SOJ Small Out-Line J-Lead Package 小尺寸J形引腳封裝 引腳呈“J形彎曲地排列在芯片底部四周 SOJ封裝一般應(yīng)用在EDO DRAM| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 TSOP Thin Small Outline Package 薄型小尺寸封裝 更適合高頻使用，具有較強的可操作性和較高的可靠性 封裝

7、厚度只有SOJ的三分之一 封裝的外形呈長方形，封裝芯片的兩側(cè)有I/O引腳，芯片是通過引腳焊在PCB板上 焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對困難| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 BGA Ball Grid Array Package 球柵陣列封裝 具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能 每平方英寸的存儲量有了很大提升 具有更加快速和有效的散熱途徑 BGA封裝以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面，引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率 雖然功耗增加，但采用可控塌陷芯片法焊接，可以改善電熱

8、性能 寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高 組裝可用共面焊接，可靠性高| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 Tiny-BGA 是由 Kingmax推出的封裝方式 減少了芯片的面積，可以看成是超小型的BGA封裝 比起傳統(tǒng)的封裝技術(shù)有三大進步： 更大的容量在電路板上可以安放更多的內(nèi)存芯片） 更好的電氣性能因為芯片與底板連接的路徑更短，減小了電磁干擾的噪音，能適合更高的工作頻率） 更好的散熱性能內(nèi)存芯片是通過一個個錫球焊接在PCB板上，由于焊點和PCB板的接觸面積較大，所以熱量可以很容易地傳導(dǎo)到PCB板上并散發(fā)出去）| 2006 Lenov

9、oLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 mBGA Micro Ball Grid Array Package微型球柵陣列封裝 是BGA的改進版 封裝呈正方形，內(nèi)存芯片的面積比較小 內(nèi)存芯片的針腳都在芯片下部，連接短、電氣性能好、也不易受干擾，帶來更好的散熱及超頻性能 | 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 CSP Chip Scale Package芯片級封裝 可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1 1.14，接近1 1的理想情況，這樣在相同體積下，內(nèi)存模塊可以裝入更多的內(nèi)存芯片，從而增大單條容量 CSP封裝的內(nèi)存芯片不僅可以

10、通過PCB板散熱，還可以從背面散熱| 2006 LenovoLenovo Confidential5.3 內(nèi)存芯片的封裝 WLCSP Wafer Level Chip Scale Package晶圓級芯片封裝 工藝工序大大優(yōu)化，不同于傳統(tǒng)的先切割晶圓，再封裝測試的做法，而是先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后再切割 生產(chǎn)周期和成本大幅下降 新工藝帶來優(yōu)異的性能，芯片所需針腳數(shù)減少，提高了集成度；電氣性能的提升，引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消除| 2006 LenovoLenovo Confidential5.4 內(nèi)存模塊與插槽 SIMM 兩種主要的物理類型30針8位加上1個可選的校驗位和72針32位

11、加上4個可選的校驗位）典型的30針SIMM 典型的72針SIMM | 2006 LenovoLenovo Confidential5.4 內(nèi)存模塊與插槽 DIMM DIMM有三種類型，通常使用標(biāo)準(zhǔn)SDRAM、DDR-SDRAM或DDR2-SDRAM芯片 這三種類型可以通過其物理特性加以區(qū)分 標(biāo)準(zhǔn)DIMM有168針，每一面都有1個槽口，在連接的地方還有2個槽口 DDR DIMM有184針，每一面有2個槽口，在連接的地方只有1個槽 DDR2 DIMM有240針，每一面都有2個槽口，在連接的地方有1個槽口，位置比DDR偏向中間的位置大概2-3mm DIMM都是64位非奇偶校驗或72位奇偶校驗或糾錯碼

12、ECC寬 典型的168針SDRAM DIMM| 2006 LenovoLenovo Confidential5.4 內(nèi)存模塊與插槽 DIMM DDR和DDR2 DIMM典型的184針DDR DIMM典型的240針DDR2 DIMM30針、72針SIMM和SDRAM、DDR DIMM | 2006 LenovoLenovo Confidential5.4 內(nèi)存模塊與插槽 RIMM 有184個針腳，每一面有1個槽口，連接的地方中間有2個槽口 RIMM非ECC版有16位數(shù)據(jù)寬度，ECC版則都是18位寬典型的184針RIMM和連接模塊 | 2006 LenovoLenovo Confidential5

13、.4 內(nèi)存模塊與插槽 內(nèi)存插槽 30針和72針SIMM插槽 SDRAM和DDR DIMM插槽 DDR和DDR2 DIMM插槽 RIMM插槽 | 2006 LenovoLenovo Confidential5.5 內(nèi)存的性能 內(nèi)存速度和內(nèi)存總線帶寬影響著內(nèi)存性能 內(nèi)存速度通常以ns納秒或MHz來表示 ，之間存在換算關(guān)系 內(nèi)存速度一直難于跟上處理器的速度 內(nèi)存總線帶寬是指在理想狀態(tài)下內(nèi)存在一秒內(nèi)所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量 內(nèi)存總線帶寬總量(MB) = 內(nèi)存時鐘頻率 (MHz) 內(nèi)存總線位寬 (bits) 每時鐘周期的傳輸數(shù)據(jù)位8 內(nèi)存總線的帶寬與處理器總線的帶寬相等時系統(tǒng)性能最高 （見下頁） 內(nèi)存延遲也

14、影響著內(nèi)存的性能| 2006 LenovoLenovo Confidential5.5 內(nèi)存的性能處理器總線類型 處理器總線位度（Bytes） 處理器外頻（MHz） 數(shù)據(jù)周期/時鐘周期 帶寬（MB/s） 33MHz FSB（486 CPU） 4331133133MHz FSB 813311066400MHz FSB（AMD） 820023200400MHz FSB810043200800MHz FSB 820046400內(nèi)存類型 內(nèi)存總線位寬（Bytes） 內(nèi)存核心頻率（MHz） 內(nèi)存時鐘頻率（MHz） 數(shù)據(jù)周期/時鐘周期 帶寬（MB/s） FPM DRAM82222117EDO DRAM83

15、3331266PC133 SDRAM 813313311066DDR400 820020023200PC1066 RDRAM 253353322133DDR2 667813326625328| 2006 LenovoLenovo Confidential5.6.1 內(nèi)存標(biāo)識的識別 通常在SIMM、DIMM和RIMM上會有容量、類型、速度等相關(guān)參數(shù)的標(biāo)識，但在某些產(chǎn)品上也可能無法找到，這時就需要從內(nèi)存芯片的型號中得到所需的參數(shù) 目前還沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來對內(nèi)存芯片編號，具體情況需要與查閱各生產(chǎn)廠商相關(guān)資料| 2006 LenovoLenovo Confidential5.6.2 內(nèi)存模塊的單雙面 按照

16、內(nèi)存的工作原理，內(nèi)存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)的位寬等于內(nèi)存總線的位寬 物理Bank的概念 例如，目前系統(tǒng)的內(nèi)存總線都是64bit，這也意味著內(nèi)存每次必須傳輸64bit位寬的數(shù)據(jù)。從制造工藝和成本來說，單芯片實現(xiàn)64bit位寬有一定的難度，所以內(nèi)存摸組需要多芯片協(xié)同工作，而不同的內(nèi)存顆粒有不同的位寬，要構(gòu)成64bit位寬，8bit的需要8個芯片，而16bit的需要4個，這樣，我們就把構(gòu)成64bit位寬的一組內(nèi)存芯片稱之為一個物理Bank 物理Bank與內(nèi)存的單雙面沒有直接的對應(yīng)關(guān)系 不同的芯片組所支持的物理Bank是不同的。如果主板只能支持4個物理 Bank，而我們用的內(nèi)存模塊有6個物理Bank，那多余的2個物

17、理Bank就白白地浪費了 我們更應(yīng)該關(guān)注內(nèi)存模塊的Bank數(shù)，而不是內(nèi)存的單雙面| 2006 LenovoLenovo Confidential5.6.3 內(nèi)存模塊的組合使用 系統(tǒng)中內(nèi)存模塊的位寬必須和內(nèi)存總線的位寬相對應(yīng) ，所以有時需要在系統(tǒng)中安裝2條或更多的模塊才能正常工作 內(nèi)存模塊的組合使用的另外一個情況是用來組建雙通道內(nèi)存 雙通道內(nèi)存技術(shù)其實是雙通道內(nèi)存控制技術(shù)，這是一種芯片組的技術(shù)，而不是內(nèi)存技術(shù) 芯片組中的內(nèi)存控制器K8核心AMD處理器的內(nèi)存控制器集成在處理器中可以在兩個不同的數(shù)據(jù)通道上分別尋址、讀取數(shù)據(jù)，內(nèi)存總線可以達到雙倍的寬度 需要兩個內(nèi)存模塊來配合使用| 2006 Leno

18、voLenovo Confidential5.6.4 內(nèi)存模塊的SPD芯片 從PC100標(biāo)準(zhǔn)開始內(nèi)存模塊上帶有SPDSerial Presence Detect，串行存在檢測芯片 SPD芯片一般位于內(nèi)存模塊正面右側(cè)，是一塊8針腳小芯片，容量為256字節(jié),里面保存著內(nèi)存的速度、時鐘頻率、容量、工作電壓、CAS、tRCD、tRP、tAC、SPD版本等信息 SPD信息一般都是在出廠前，由內(nèi)存模塊制造商根據(jù)內(nèi)存芯片的實際性能寫入到芯片中 當(dāng)開機時，支持SPD功能的主板BIOS就會讀取SPD中的信息，按照讀取的值來設(shè)置內(nèi)存的相關(guān)參數(shù)，從而可以充分發(fā)揮內(nèi)存條的性能。上述情況實現(xiàn)的前提條件是在BIOS設(shè)置界面中，將內(nèi)存設(shè)置選項設(shè)為“By SPD” 當(dāng)主板BIOS從內(nèi)存模塊中不能檢測到SPD信息時，它就只能提供一個較為保守的配置 我們可以借助SPDinfo這類工具軟件來查看SPD芯片中的信息| 2006 LenovoLenovo Confidential5.6.5 內(nèi)存模塊的金手指 金手指conne