第四课 内存

1. 第四课 内存 • 课前导读 • 内存概述 • 如何选购内存 • 安装内存 • 内存的使用与维护 • 课后练习

2. 课前导读 • 基础知识 • 重点知识 • 了解知识

3. 基础知识 内存的作用、内存的种类，让读者初步认识和了解内存。

4. 重点知识 内存的性能指标、内存的安装，读者仔细阅读相关内容，并掌握内存的安装方法。

5. 了解知识 内存的选购和内存的品牌。

6. 内存概述 • 内存的作用 • 内存的种类 • 内存的性能指标

7. 内存是用来临时存放数据的存储器，它泛指电脑中用来存放数据的半导体存储单元。它的容量和性能将直接影响电脑的运行速度。内存是用来临时存放数据的存储器，它泛指电脑中用来存放数据的半导体存储单元。它的容量和性能将直接影响电脑的运行速度。

8. 内存的作用 内存（Memory）也称内存储器或主存，就像人体大脑的记忆系统，用于存放电脑的运行程序和处理的数据。只要打开电源启动电脑，内存中就会有各种各样的数据信息存在，可以说它永远也不会空闲着。当运行电脑程序时，程序将首先被读入内存中，然后在特定的内存中开始执行，并且处理的结果也将保存在该内存中，也就是说内存会和CPU之间频繁地交换数据，没有内存，CPU的工作将难以开展，电脑也无法启动。

9. 内存的种类 • 按照工作原理分 • 按照内存的性能分 • 按内存的封装方式分

10. 按照工作原理分 按照内存的工作原理主要分为两类。 一类是RAM（Random Access Memory），即随机存取存储器，存储的内容可通过指令随机读写访问。RAM中存储的数据在掉电时会丢失，因而只能在开机运行时存储数据。其中RAM又可以分为两种，一种是Dynamic RAM（DRAM，动态随机存取存储器），另一种是Static RAM（SRAM，静态随机存取存储器）。由于DRAM具有集成度高、结构简单、功耗低、生产成本低等特点，主要应用在电脑的主存储器中，如内存条；而SRAM结构相对较复杂、造价高、速度快，所以一般SRAM多应用于高速小容量存储器中，如Cache。

11. 另一类是ROM（Read Only Memory），即只读存储器，只能从中读取信息而不能任意写入信息。ROM虽然价格高、容量小，但由于其具有掉电后数据可保持不变的优点，因此多用于存放一次性写入的程序或数据。

12. 按照内存的性能分 • FPM RAM（Fast Page Mode RAM） • EDO RAM（Extended Data Out RAM） • SDRAM（Synchronous Dynamic RAM） • DDR SDRAM（Dual Date Rate SDRAM） • RDRAM（Rambus DRAM）

13. FPM RAM FPM（快页模式）是较早的个人电脑普遍使用的内存，它每隔3个时钟脉冲周期传送一次数据。现在已很难看到使用这种内存的电脑系统了。

14. EDO RAM EDO（扩展数据输出）内存取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔，每隔2个时钟脉冲周期传输一次数据，大大地缩短了存取时间，使存取速度提高30％，达到60ns。EDO内存主要用于72线的SIMM内存条，以及采用EDO内存芯片的PCI显卡。

15. 这种内存流行在486以及早期的奔腾电脑系统中，它有72线和168线之分，采用5V电压，位宽32 bit，可用于Intel FX/VX芯片组主板上，所以某些使用奔腾100/133的电脑系统目前还在使用它。不过要注意的是，由于它采用5V电压，跟下面将要介绍的SDRAM不同（SDRAM为3.3V），两者混合使用很容易会被烧毁，因此在使用前最好了解一下该主板使用的是3.3V还是5V电压。

16. SDRAM SDRAM（同步动态随机存取存储器）将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，与EDO内存相比，速度能提高50％。SDRAM内存如图4-1所示。

17. 图4-1

18. SDRAM基于双存储体结构，内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储体或阵列访问数据时，另一个就已为读写数据做好了准备，通过这两个存储阵列的紧密切换，读取效率就能得到成倍的提高。SDRAM的速度早已超过了100MHz，存储时间已达到5～8ns。 SDRAM内存的命名规则是基于工作频率的，规格有PC100和PC133（PC150、PC166其实是PC133的延伸）两种。 SDRAM不仅可用作主存，在显卡上的内存方面也有广泛应用。

19. SDRAM采用的是64位数据读写形式，内存条的引脚为168线，采用双列直插式的DIMM内存条，读写速度最高达到了10ns。

20. DDR SDRAM DDR SDRAM是SDRAM的更新换代产品，是目前最流行的内存。它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能成倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽。DDR SDRAM内存如图4-2所示。

21. 图4-2

22. 同SDRAM一样，DDR SDRAM也是采用64位的并行数据总线，使用2.5V电压。从外观上来看，DDR SDRAM与SDRAM相比差别并不大，它们具有相同的长度与同样的管脚距离。然而DDR SDRAM内存具有184pin和一个小缺口，管脚数比SDRAM多出16pin，这些管脚主要包含了新的阀门控制、时钟、电源和接地等信号。

23. DDR SDRAM内存是基于传输速率命名的，主要分为PC1600、PC2100、PC2700、PC4200，也称为DDR200、DDR266、DDR333、DDR400，分别对应工作于100MHz（实际相当于200MHz）、133MHz（实际相当于266MHz）、166MHz（实际相当于333MHz）、200MHz（实际相当于400MHz）的频率下。

24. RDRAM RDRAM（存储器总线式动态随机存储器）是Rambus公司开发的具有系统带宽、芯片到芯片接口设计的新型DRAM，它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据，同时使用低电压信号，在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。RDRAM内存如图4-3所示。

25. 图4-3

26. RDRAM需要RIMM插槽及芯片组配合，而且RDRAM要求RIMM插槽必须全部插满，空余的RIMM插槽要用专用的RDRAM终结器插满。 RDRAM具有相当高的数据传输率，就一个通道而言，800MHz的RDRAM带宽为800MHz×16位=1.6GB/s，若是两个通道，则可提升为3.2GB/s，若是4个通道，将达到6.4GB/s。 RDRAM是基于传输速率命名的，主要分为PC600、PC800、PC1066，分别对应于工作在75MHz（实际相当于300MHz）、100MHz（实际相当于400MHz）、133MHz（实际相当于533MHz）频率下。

27. 按内存的封装方式分 • SOJ • TSOP • Tiny-BGA • BLP • CSP

28. 内存其实是由数量庞大的集成电路组成的，只不过这些电路都需要最后封包完成。这类将集成电路封包的技术就是封装技术。封装也可以说是安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅担任放置、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的导线上，这些导线又通过印制电路板上的导线与其他部件建立连接。因此对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。根据内存的封装形式，可以将内存分为以下几类。内存其实是由数量庞大的集成电路组成的，只不过这些电路都需要最后封包完成。这类将集成电路封包的技术就是封装技术。封装也可以说是安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅担任放置、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的导线上，这些导线又通过印制电路板上的导线与其他部件建立连接。因此对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。根据内存的封装形式，可以将内存分为以下几类。

29. SOJ SOJ（Small Out-Line J-Lead，小尺寸J形引脚封装）封装方式（如图4-4所示）是指内存芯片的两边有一排小的J形引脚，直接黏着在印刷电路板的表面上。SOJ封装一般用在EDO RAM内存上。 图4-4

30. TSOP 大部分的SDRAM内存的芯片都是采用传统的TSOP（Thin Small Out-Line Package，薄形小尺寸封装）封装方式。TSOP封装方式是指外观上轻薄且小的封装，是在封装芯片的周围做出引脚，直接黏在PCB板的表面，焊点和PCB板的接触面积小，使得芯片向PCB板传递热量相对困难。相对于SOJ封装来说，TSOP封装厚度只有其1/3。采用TSOP封装方式封装的内存如图4-5所示。

31. 图4-5

32. Tiny-BGA Tiny-BGA（Tiny Ball Grid Array，小型球栅阵列封装）封装方式能减小芯片和整个内存的PCB的面积。Tiny-BGA可视为超小型的BGA封装。Tiny-BGA封装的电路连接也和传统方式不同，内存芯片和电路板的连接依赖芯片中心位置的细导线。在Tiny-BGA封装中，内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB上的，由于焊点和PCB的接触面积较大，所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去。Kingmax内存采用的就是Tiny-BGA封装方式。Kingmax内存如图4-6所示。

33. 图4-6

34. BLP BLP（Bottom Lead Package，底部引脚封装）封装方式是在传统封装技术的基础上采用的一种逆向电路，由底部直接伸出引脚，其优点就是能节省大约90%的电路，使封装尺寸及芯片表面温度大幅下降。和传统的TSOP封装的内存颗粒相比，BLP封装明显要小很多。BLP封装与Kingmax内存的Tiny-BGA封装比较相似，BLP的封装技术使得电阻值大幅下降，芯片温度也大幅下降，工作的频率可达到更高。BLP封装方式如图4-7所示。

35. 图4-7

36. CSP CSP（Chip Scale Package，芯片型封装）封装是在BGA基础上发展而来的。CSP可以让芯片面积与封装面积之比超过1:0.14，约为普通BGA的1/3，仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6，这样在相同的体积下，内存可以装入更多的芯片，从而增大单位容量。与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提升3倍。CSP封装不但体积小，同时也更薄，从金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2mm，大大提升了内存芯片在长时间运作后的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度的提升。此外，CSP封装内存芯片的中心导线形式有效地缩短了信号的传导距离，其衰减也随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性也能得到大幅度提升，这也使得其存取时间比BGA封装快15%~20%。CSP封装的内存条如图4-8所示。

37. 图4-8

38. 内存的性能指标 • tCK（时钟周期） • 存取时间 • CAS的延迟时间 • tAC • ECC • 综合性能

39. tCK（时钟周期） tCK代表内存所能运行的最大频率，数字越小说明内存芯片所能运行的频率越高。对于一片普通的PC-100的SDRAM内存条来说，其芯片上的标识10代表了它的运行时钟周期为l0ns，即可在100MHz的外频下正常工作。大多数内存标号的尾数表示tCK周期，如PC-133标准要求tCK的数值不大于7.5ns。

40. 存取时间 存取时间代表读取数据所延迟的时间。目前大多数SDRAM芯片的存取时间为5、6、7、8或10ns。如LG的PC100 SDRAM芯片上的标识为7J或7K，说明它的存取时间为7ns，但它的系统时钟频率依然是10ns，外频为100MHz。

41. CAS的延迟时间 CL（CAS Latency）为CAS（Column Address Strobe，列地址控制器）的延迟时间，这是纵向地址脉冲的反应时间，也是在一定频率下衡量支持不同规范内存的重要标志之一。如现在大多数的SDRAM（在外频为100MHz时）都能在CL＝2或CL＝3的模式下运行，也就是说，它们读取数据的延迟时间可以是两个时钟周期也可以是3个时钟周期。在SDRAM的制造过程中，可以将这个特性写入SDRAM的EEPROM（即SPB）中，在开机时主板的BIOS就会检查此项内容，并以CL＝2这一默认的模式运行。

42. tAC tAC是CAS延迟时的最大输入时钟值，PC-100规范要求在CL＝3时，tAC不大于6ns，而某些内存编号的尾数表示的就是这个值。

43. ECC ECC是新型内存中普遍提到的一种技术名词，它是内存校验的一种。ECC与传统的奇偶校验（Parity）类似，然而奇偶校验只能检测到错误所在，并不能进行纠正，ECC却可以纠正绝大多数错误。它不仅能够检测一位错误，而且能够纠正一位错误，这意味着系统能在不中断和不破坏数据的情况下继续运行。

44. 一般来说，内存条上的内存芯片是以双数形式出现的，如果有时看到单数的内存芯片，说明该内存是支持ECC（Error Correction Coding或Error Cheching and Correcting，是一种具有自动纠错功能的内存）的，也就是说一旦发现内存其中一颗内存芯片有问题时，第5颗、第9颗或第17颗内存芯片就会自动替补。

45. 综合性能 对于PC 100内存来说，就是要求当CL=3的时候，tCK（System clock cycle time）的数值要小于10ns、tAC（Access time from CLK）要小于6ns。这里强调是CL=3是因为对于同一个内存条，当设置不同CL数值时，tCK的值很可能不相同，当然tAC的值也不太可能相同。总延迟时间的计算公式如下：总延迟时间=系统时钟周期×CL（CAS Latency）模式数+存取时间，如某PC100内存的存取时间为6ns，可设定CL模式数为2（即CAS Latency=2），则总延迟时间=10ns×2+6ns= 26ns。这就是评价内存性能高低的重要数值。

46. 如何选购内存 • 了解内存品牌及识别内存 • 选购内存应注意的问题

47. 了解内存品牌及识别内存 • Samsung • Micron • Hyundai • Geil

48. 目前市场上内存品牌较多，不过真正生产内存芯片的厂商只有几家，其他很多内存制造商都是采用别人的内存颗粒，如Kingmax生产的内存就是采用好几家内存芯片厂商生产的内存颗粒。全球的内存芯片厂商有Samsung、Hyundai、KingSton等几家。目前市场上内存品牌较多，不过真正生产内存芯片的厂商只有几家，其他很多内存制造商都是采用别人的内存颗粒，如Kingmax生产的内存就是采用好几家内存芯片厂商生产的内存颗粒。全球的内存芯片厂商有Samsung、Hyundai、KingSton等几家。

49. Samsung Samsung是世界上最大的内存芯片制造商，目前市场上销售的优质内存大都采用Samsung的内存芯片。 • 三星SDRAM内存芯片 • 三星DDRAM内存芯片

50. 三星SDRAM内存芯片 三星SDRAM内存芯片内存颗粒的型号采用16位数字编码命名。 三星SDRAM内存芯片编号具有一定的含义，例如，KM416S16230A-G10的含义为：KM表示三星内存，4代表RAM种类（4=DRAM），16代表内存芯片组成x16（4=x4、8=x8、16=x16），S代表SDRAM，16代表内存芯片密度16Mbit（1=1M、2=2M、4=4M、8=8M、16=16M），2代表刷新（0=4K、1=2K、2=8K），3表示内存排数（2=2排、3=4排），0代表内存接口（0=LVTTL、1=SSTL），A代表内存版本（空白=第1代、A=第2代、B=第3代），G代表电源供应（G=自动刷新、F=低电压自动刷新），10代表最高频率（7=7ns[143MHz]、8=8ns[125MHz]、10=10ns[100MHz]、H=100MHz，CAS值为2、L=100MHz，CAS值为3）。