第4章-計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器課件

計(jì)算機(jī)內(nèi)存實(shí)質(zhì)上是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的集成電路。內(nèi)存的主要作用是用來(lái)存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)，存放各種輸入、輸出數(shù)據(jù)和中間計(jì)算結(jié)果，以及與外部存儲(chǔ)器交換信息時(shí)作為緩沖用。內(nèi)存的品質(zhì)直接關(guān)系計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的速度、穩(wěn)定性和兼容性。

4.1存儲(chǔ)器類(lèi)型

4.1.1只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM主要用于存放計(jì)算機(jī)固化的控制程序，如主板的BIOS程序、顯卡BIOS控制程序、硬盤(pán)控制程序等。ROM的典型特點(diǎn)是：一旦將數(shù)據(jù)寫(xiě)入ROM中后，即使在斷電的情況下也能夠永久的保存數(shù)據(jù)。4.1.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM的最大特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)改變RAM中的數(shù)據(jù)，并且一旦斷電，RAM中數(shù)據(jù)就會(huì)立即丟失。

1．動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM

在DRAM中數(shù)據(jù)是以電荷的形式存儲(chǔ)在電容上的，充電后電容上的電壓被認(rèn)為是邏輯上的“1”，而放電后的電容上的電壓被認(rèn)為是邏輯上的“0”。

2．靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAMSRAM靜態(tài)存儲(chǔ)器的基本單元實(shí)際上是一個(gè)包括6個(gè)高速晶體三極管組成的基本觸發(fā)器，它不是通過(guò)電容的充放電特性來(lái)存放數(shù)據(jù)的，而是利用晶體管觸發(fā)器的截止和飽和這兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。4.2內(nèi)存條組成

實(shí)用內(nèi)存條或內(nèi)存模塊一般主要由PCB印刷電路板、內(nèi)存顆粒、SPD芯片和引腳幾個(gè)部分組成。4.2.1SPD芯片

SPD芯片一般位于內(nèi)存條正面的右側(cè)，是一塊面積大約為4mm×3mm的8個(gè)管腳的SOIC封裝芯片，它實(shí)際是一個(gè)容量為256字節(jié)的電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）。在SPD芯片中保存著內(nèi)存條的速度、工作頻率、容量、工作電壓、CASLatency參數(shù)、SPD版本等基本信息，這些信息是內(nèi)存生產(chǎn)廠家預(yù)先寫(xiě)入的。計(jì)算機(jī)在開(kāi)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，支持SPD的BIOS程序會(huì)自動(dòng)讀取內(nèi)存SPD芯片中的信息，并按照SPD內(nèi)的預(yù)設(shè)值來(lái)設(shè)置內(nèi)存的存取速度。如果內(nèi)存上沒(méi)有SPD芯片，主板BIOS程序只能通過(guò)采用默認(rèn)值的方法來(lái)識(shí)別該內(nèi)存芯片的基本信息，但是這樣很容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。列地址控制器的延遲時(shí)間CASLatency參數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)CL參數(shù)是當(dāng)一個(gè)讀命令發(fā)出后至數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出端的所需要的時(shí)間，用時(shí)鐘周期來(lái)表示。顯然CASLatency時(shí)鐘周期數(shù)越少越好，這個(gè)數(shù)值一般是2或者3。總延遲時(shí)間=系統(tǒng)時(shí)鐘周期×CL（CASLatency）參數(shù)+存取時(shí)間

4.2.2印刷電路板印刷電路板PCB（PrintedCircuitBoard）是構(gòu)成內(nèi)存條的基礎(chǔ)，承載著內(nèi)存的基本元件。由于是長(zhǎng)條形的外觀，這也是內(nèi)存被稱(chēng)作內(nèi)存“條”的直接原因。4.2.3內(nèi)存顆粒內(nèi)存顆粒是內(nèi)存條的核心。通常內(nèi)存條的每一面上有8顆內(nèi)存顆粒，并和內(nèi)存條的長(zhǎng)方向垂直，直接焊接在PCB板上。一般內(nèi)存顆粒上都印刷有生產(chǎn)廠家、編號(hào)等信息。從編號(hào)中，可以看出內(nèi)存顆粒的容量、數(shù)據(jù)寬度、工作速度、工作電壓等重要參數(shù)。

4.2.4內(nèi)存引腳與接口內(nèi)存條下面的引腳是內(nèi)存和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?。有時(shí)將內(nèi)存的引腳稱(chēng)為“金手指”。內(nèi)存引腳的數(shù)目也就是我們通常所說(shuō)的內(nèi)存的“線(xiàn)”數(shù)，引腳的數(shù)目是由內(nèi)存架構(gòu)來(lái)決定的?，F(xiàn)在內(nèi)存條常用接口有如下兩種：1．DIMM（DualIn-LineMemoryModule）雙邊接觸內(nèi)存模塊接口。這種類(lèi)型接口的內(nèi)存條兩邊都有引腳。2．RIMM（RambusInterfaceMemoryModule）Rambus內(nèi)存模塊接口。4.3常用內(nèi)存

目前市場(chǎng)上流行的內(nèi)存條主要有SDRAM、DDRSDRAM、RDRAM三種類(lèi)型。4.3.1SDRAM內(nèi)存

SDRAM（SynchronousDRAM）存儲(chǔ)器又稱(chēng)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，使用DIMM接口，每面有84線(xiàn)，雙面為168線(xiàn)、3.3V工作電壓、64位數(shù)據(jù)線(xiàn)，目前速度可達(dá)5ns以上。曾經(jīng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中普遍使用的內(nèi)存條，見(jiàn)圖4-3所示。不過(guò)由于DDR內(nèi)存和RDRAM內(nèi)存的崛起，使用SDRAM內(nèi)存條的用戶(hù)已變得越來(lái)越少了。目前市面上常見(jiàn)的SDRAM內(nèi)存有PC100、PC133、PC150等。

4.3.2DDRSDRAM內(nèi)存1999年VIA和AMD公司在SDRAM基礎(chǔ)上聯(lián)合推出了DDRSDRAM內(nèi)存架構(gòu)。DDR的意思就是雙倍數(shù)據(jù)傳輸率（DoubleDataRate），DDRSDRAM就是雙倍數(shù)據(jù)傳輸率的SDRAM，或者說(shuō)DDR內(nèi)存是更先進(jìn)的SDRAM內(nèi)存。DDR內(nèi)存條是目前最流行的內(nèi)存條，DDR內(nèi)存的第二代產(chǎn)品DDR-Ⅱ也已出現(xiàn)。

DDR內(nèi)存在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都能傳輸數(shù)據(jù)。雖然DDR傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)仍是64位，但它可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)，所以DDR理論上的數(shù)據(jù)帶寬就比SDRAM增加了一倍。

目前DDR內(nèi)存規(guī)格主要有：DDR200（PC1600）、和DDR266（PC2100）、DDR333（PC2700）、DDR400（PC3200）等。

DDR200和SDRAM的PC100相對(duì)應(yīng)，即工作頻率為100MHz，這樣DDR200的每秒鐘數(shù)據(jù)傳速率是2×100MHz×64位/8=1600MB/S。所以又稱(chēng)DDR200為PC1600。

按照內(nèi)存的CAS延遲參數(shù)來(lái)分，DDRSDRAM分為2和2.5兩種，如CL參數(shù)為2的PC2100叫做“DDR-266A”，而CL參數(shù)為2.5的PC2100叫做“DDR-266B”，其它的依此類(lèi)推。

DDRSDRAM內(nèi)存條有184針（pin），工作電壓也由原來(lái)的SDRAM的3.3v調(diào)低至2.5v。DDRSDRAM內(nèi)存與SDRAM內(nèi)存外觀非常相似，但DDRSDRAM只有一個(gè)定位槽，而普通的SDRAM有兩個(gè)定位槽，見(jiàn)圖4-3和4-4，兩者并不兼容，也不能混插。對(duì)DDRSDRAM內(nèi)存來(lái)說(shuō)，每面有92線(xiàn)，雙面為184線(xiàn)，使用DIMM接口?，F(xiàn)在將DDR400以前的產(chǎn)品稱(chēng)為DDR-I代產(chǎn)品，而將DDR400以后的產(chǎn)品稱(chēng)為DDR-II代產(chǎn)品。如DDR400、DDR533、DDR800等。

4.3.3RDRAM內(nèi)存

RDRAM（RambusDRAM）規(guī)格最早在1996年由Intel提出，當(dāng)時(shí)主要是針對(duì)服務(wù)器與工作站等高級(jí)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域而研制的。RDRAM內(nèi)存現(xiàn)在習(xí)慣稱(chēng)為Rambus內(nèi)存或DRDRAM（DirectRambusDRAM接口動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）內(nèi)存，其外形和內(nèi)部形狀分別如圖4-6、4-7所示。

Rambus技術(shù)同時(shí)利用時(shí)鐘周期的上沿和下沿傳輸數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生雙倍的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘，目前RDRAM在一個(gè)傳輸沿中傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)有兩種，一種是16位的數(shù)據(jù)，另一種是32位的數(shù)據(jù)，也稱(chēng)為16位的RDRAM和32位的RDRAM。這樣，一個(gè)傳輸周期的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸量只有32位或64位。

目前RDRAM的工作頻率有：400MHz、600MHz、800MHz、1066MHz、1200MHz等。

Rambus內(nèi)存還有一個(gè)特點(diǎn)，就是它的行地址與列地址的尋址總線(xiàn)是各自分離的獨(dú)立總線(xiàn)，這樣可使行與列的選址幾乎在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，從而進(jìn)一步提高了工作效率。

Rambus引入了RISC（精簡(jiǎn)指令集）技術(shù)，依靠其極高的工作頻率，通過(guò)減少每個(gè)時(shí)鐘周期可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量以簡(jiǎn)化操作，再由更高的工作頻率來(lái)確保更高的傳輸速率。

Rambus內(nèi)存使用了銅線(xiàn)連接內(nèi)存控制器和內(nèi)存模塊，并且通過(guò)減少銅線(xiàn)數(shù)量和長(zhǎng)度，降低電磁干擾，大幅度提高內(nèi)存的工作頻率。

為了解決發(fā)熱量高這個(gè)問(wèn)題，Rambus又采用一種折衷的方案，把內(nèi)存工作設(shè)計(jì)成4種工作模式：活動(dòng)狀態(tài)，待命狀態(tài)、休眠狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)。為了減少高頻下的電磁干擾并有助于在高頻率工作狀態(tài)下芯片的散熱，RDRAM還要再套上一個(gè)金屬外殼，如圖4-7所示。整套的RDRAM系統(tǒng)包括主驅(qū)動(dòng)單元、內(nèi)存控制器內(nèi)存時(shí)鐘發(fā)生器、內(nèi)存插槽、內(nèi)存模塊以及內(nèi)存續(xù)連器CRIMM（RIMMContinuityModules）組成。內(nèi)存續(xù)連器又稱(chēng)Rambus連接卡或Rambus終結(jié)器。其實(shí)Rambus終結(jié)器就是一個(gè)不帶RDRAM芯片的廉價(jià)模塊，物理規(guī)格以及其必要的電路都與真正的RDRAM一樣。

32位RDRAM使用兩條16位通道，但只占用一個(gè)RIMM插槽。32位RDRAM內(nèi)存插槽的連接結(jié)構(gòu)與16位大致相同。只是在以往沒(méi)有使用的中間部分增加了針腳。從圖4-8和圖4-9中可以看到用于16位RDRAM內(nèi)存的184針插槽和用于32位RDRAM內(nèi)存的232針插槽。

RIMM4200是Rambus最新開(kāi)發(fā)的規(guī)格，采用了包含雙16位通道的32位架構(gòu)，這種設(shè)計(jì)使內(nèi)存帶寬成倍增加，同一時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量增加了一倍。它取代了以往主板上兩個(gè)獨(dú)立的16位RDRAMBank的做法，把兩條通道聯(lián)合到一個(gè)內(nèi)存上，使RIMM4200模塊不需要成對(duì)使用。

RDRAM內(nèi)存的缺點(diǎn)主要是生產(chǎn)成本較高，影響了RDRAM內(nèi)存的使用和普及。4.4內(nèi)存的選購(gòu)

現(xiàn)在市場(chǎng)主要有SDRAM、DDRSDRAM、RDRAM三種類(lèi)型的內(nèi)存可供選購(gòu)。從購(gòu)買(mǎi)內(nèi)存的原則來(lái)說(shuō)仍然是要堅(jiān)持按高性?xún)r(jià)比的原則選購(gòu)，要選購(gòu)知名品牌的內(nèi)存。下面是選購(gòu)內(nèi)存時(shí)要注意的事項(xiàng)。1．內(nèi)存的品牌。2．內(nèi)存標(biāo)識(shí)。3．內(nèi)存速度。4．印刷電路板PCB。5．內(nèi)存容量。

如果要使用128M的內(nèi)存，就應(yīng)該選用單條容量是128M的內(nèi)存條，而不應(yīng)該選用兩根64M的內(nèi)存條。6．了解系統(tǒng)需要的內(nèi)存現(xiàn)在主板上都會(huì)安裝盡量多的內(nèi)存。但實(shí)際上，當(dāng)內(nèi)存容量提高到一定的時(shí)候，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能已不產(chǎn)生什么影響。一般來(lái)說(shuō)，使用Windows98操作系統(tǒng)時(shí)，可安裝64M內(nèi)存，使用Win2000操作系統(tǒng)時(shí)，可安裝128M內(nèi)存，使用WinXP

操作系統(tǒng)時(shí)，可安裝256M內(nèi)存。7．使用測(cè)試軟件為了辨別內(nèi)存條的性能和真假，可以借助一些工具軟件來(lái)查看SPD芯片內(nèi)的信息。例如：在SiSoftSandra2001Standard系統(tǒng)分析軟件。4.5內(nèi)存優(yōu)化策略

1．BIOS中的內(nèi)存優(yōu)化現(xiàn)在的內(nèi)存條都有一個(gè)SPD芯片，該芯片記錄了諸如內(nèi)存的速度、容量、電壓與行、列地址帶寬等參數(shù)信息。在開(kāi)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，支持SPD的BIOS會(huì)自動(dòng)讀取內(nèi)存SPD芯片中的信息，并按照SPD內(nèi)的預(yù)設(shè)值來(lái)設(shè)置內(nèi)存的存取時(shí)間等參數(shù)。為了讓內(nèi)存最大限度地發(fā)揮性能，可以在BIOS中對(duì)內(nèi)存參數(shù)進(jìn)行手工設(shè)置。方法是：進(jìn)入BIOS設(shè)置程序的“AdvancedChipsetFeatures”（高級(jí)芯片組特性）設(shè)置菜單，找到關(guān)于SPD的選項(xiàng)，選擇“UserDefine”（用戶(hù)自定義）項(xiàng)。

2．操作系統(tǒng)下的內(nèi)存優(yōu)化（1）正確設(shè)置虛擬內(nèi)存我們知道實(shí)際內(nèi)存條稱(chēng)為物理內(nèi)存，其容量是有限的。當(dāng)物理內(nèi)存不夠用時(shí)，為了能夠提供更多的內(nèi)存，Windows就將最近較少使用的內(nèi)存數(shù)據(jù)保存到硬盤(pán)一個(gè)虛擬內(nèi)存文件中，這個(gè)虛擬內(nèi)存文件就是我們平時(shí)所說(shuō)的交換文件，即用硬盤(pán)空間來(lái)模擬物理內(nèi)存使用稱(chēng)為虛擬內(nèi)存。系統(tǒng)需要這些數(shù)據(jù)時(shí)，物理內(nèi)存再?gòu)挠脖P(pán)上的交換文件中讀取這些數(shù)據(jù)。Windows的交換文件的大小受到交換文件所在的硬盤(pán)分區(qū)的剩余空間大小的限制。

在Win9X下的交換文件Win386.swp一般都存放在默認(rèn)的C盤(pán)中，這樣將會(huì)不斷地在C盤(pán)上產(chǎn)生文件碎片、造成系統(tǒng)運(yùn)行速度變得越來(lái)越滿(mǎn)慢，同時(shí)C盤(pán)容量比較大，要存放大量的系統(tǒng)文件和常用的應(yīng)用程序，因此剩余空間并不太多，但進(jìn)行硬盤(pán)碎片整理要花更長(zhǎng)的時(shí)間。我們可以將虛擬內(nèi)存設(shè)置在一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)存放臨時(shí)文件的相對(duì)空間較小的分區(qū)，這樣一方面可以提高讀取數(shù)據(jù)的速度和效率，另一方面可以減少主分區(qū)上的文件碎片，當(dāng)硬盤(pán)碎片整理時(shí)只需要對(duì)該分區(qū)單獨(dú)進(jìn)行就可以了，節(jié)省硬盤(pán)碎片整理時(shí)間。具體方法是：進(jìn)入“控制面板”→“系統(tǒng)”→“性能”→“虛擬內(nèi)存”對(duì)話(huà)框，在這里選中“用戶(hù)自己指定虛擬內(nèi)存設(shè)置（M）”，然后在“硬盤(pán)”下拉列表框中選擇其它分區(qū)，如D驅(qū)等。同時(shí)在“最小值”、“最大值”框中輸入一個(gè)相同的數(shù)值，該值至少應(yīng)大于物理內(nèi)存的2倍以上。如果你想將Windows2000虛擬內(nèi)存的位置轉(zhuǎn)移到其它分區(qū)的話(huà)，可以進(jìn)入“控制面板”→“系統(tǒng)”→“高級(jí)”→“性能選項(xiàng)”→“虛擬內(nèi)存”→“更改”，即可對(duì)虛擬內(nèi)存進(jìn)行設(shè)置，注意在Windows2000/XP中將虛擬內(nèi)存稱(chēng)為“頁(yè)面文件”。

如果你想將WindowsXP虛擬內(nèi)存的位置轉(zhuǎn)移到其它分區(qū)的話(huà)，可以進(jìn)入“控制面板”→“性能和維護(hù)”→“系統(tǒng)”→“高級(jí)”→“性能選項(xiàng)”→“虛擬內(nèi)存”→“更改”，即可對(duì)虛擬內(nèi)存進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置虛擬內(nèi)存要注意如下2點(diǎn)：

a．一般不要將虛擬內(nèi)存設(shè)置在操作系統(tǒng)所在分區(qū)或運(yùn)行速度較慢的硬盤(pán)上，在進(jìn)行硬盤(pán)分區(qū)時(shí)，最好單獨(dú)劃分出一個(gè)2G左右的分區(qū)，專(zhuān)門(mén)用于設(shè)置虛擬內(nèi)存和存放臨時(shí)文檔，臨時(shí)程序等，這樣可以將磁盤(pán)碎片集中到一個(gè)分區(qū)上，減少在其它分區(qū)產(chǎn)生磁盤(pán)碎片，提高系統(tǒng)啟動(dòng)速度。

b．最好將虛擬內(nèi)存的最大值、最小值設(shè)為相同，因?yàn)槿绻畲笾蹬c最小值不同的話(huà)，則虛擬內(nèi)存所在硬盤(pán)分區(qū)更容易產(chǎn)生大量的磁盤(pán)碎片。（2）正確設(shè)置“主機(jī)用途”

在“控制面板”→“系統(tǒng)”→“性能”→“文件系統(tǒng)”中選中“硬盤(pán)”選項(xiàng)卡，如果將“此計(jì)算機(jī)的主要用途”由“臺(tái)式機(jī)”改變?yōu)椤熬W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器”的話(huà)，就可以提高系統(tǒng)性能，當(dāng)然使用該選項(xiàng)系統(tǒng)會(huì)占用較多的內(nèi)存。（3）減少內(nèi)存碎片

Windows系統(tǒng)在使用虛擬內(nèi)存過(guò)程中會(huì)不斷在物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存之間交換內(nèi)存頁(yè)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間一長(zhǎng)，內(nèi)存中的頁(yè)面碎片，即內(nèi)存碎片將會(huì)越來(lái)越多，這些內(nèi)存碎片如不能得到及時(shí)釋放的話(huà)，必然會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行速度的下降。這時(shí)我們可以使用Windows優(yōu)化大師等內(nèi)存管理軟件釋放內(nèi)存碎片和剪貼板內(nèi)容，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

3．如何節(jié)約內(nèi)存空間節(jié)約內(nèi)存空間可從下面幾個(gè)方面考慮：（1）設(shè)置窗口。要應(yīng)盡可能地使用簡(jiǎn)潔窗口。打開(kāi)“文件夾選項(xiàng)”窗口，在“常規(guī)”標(biāo)簽中選擇“傳統(tǒng)風(fēng)格”，這樣系統(tǒng)的文件窗口樣式就統(tǒng)一變成了簡(jiǎn)單Windows95窗口樣式了。

（2）設(shè)置桌面。取消桌面主題，也不要設(shè)置墻紙，也不要設(shè)置屏幕保護(hù)方式。（3）精心布置桌面快捷方式。將桌面上不需要的快捷方式可以刪除，更不要將文件直接放到桌面上。

（4）減少駐留內(nèi)存程序。程序從系統(tǒng)啟動(dòng)到系統(tǒng)關(guān)閉都一直在運(yùn)行，就稱(chēng)為駐留內(nèi)存程序。如果要更詳細(xì)了解正在內(nèi)存中執(zhí)行的程序，可以從“開(kāi)始”欄中選擇菜單“程序”→“附件”→“系統(tǒng)工具”→“系統(tǒng)信息”，在彈出的窗口中展開(kāi)“軟件環(huán)境”分支列表，選擇“正在運(yùn)行的任務(wù)”，就可以看到目前正在內(nèi)存中駐留運(yùn)行的程序，如圖4-14所示。另外從“軟件環(huán)境”列表項(xiàng)中可以看到多項(xiàng)和內(nèi)存使用有關(guān)的項(xiàng)目，如系統(tǒng)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)的程序、加載的32位模塊，即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。

有些隨著系統(tǒng)啟動(dòng)而駐留內(nèi)存的程序，如果要設(shè)置它不自動(dòng)啟動(dòng)，可以在“開(kāi)始”→“程序”→“啟動(dòng)”菜單欄中看是否有快捷方式，如果有，可以直接刪除。如果沒(méi)有