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~~~浅谈内存~~~





如何生产内存



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  在内存生产之前,必须先对内存PCB(印刷电路板)、内存芯片等原料进行检验,确认质量合格后就可开始生产了。

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  内存生产的第一道工序是刮锡膏,刮锡膏机将内存PCB上需要焊接芯片的地方刮上锡膏。锡膏的作用辅助芯片粘贴在PCB上。

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  刮完锡膏后,工人要对PCB进行检测,先用精密的AOI(Automatic Optical Inspection,自动光学检测仪)判断PCB上刮锡膏的地方是否有缺陷。

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  AOI检测结束后,工人还要检测PCB上各部分锡膏厚度是否均匀,有问题的产品会立刻被挑选出来,避免进入下一个生产环节。

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  接下来就要在PCB上安装内存芯片、SPD(串行存在检测)芯片等元件,这就要借助高速的SMT(表面贴装技术)机完成这项工作了。

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  和主板、显卡一样,贴片元件通过锡膏粘附在内存PCB上之后,还必须通过回流焊来完成焊接,这样元件就能固定在PCB上了。

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  经过回流焊之后,内存基本上就成型了。接下来就要进行测试了。首先利用X光机检测BGA(球状栅格阵列)封装或者WLCSP(晶圆级芯片封装)的内存芯片的锡球,看焊接是否正常。

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  X光检测后就要对整个内存PCB进行全面细致的外观检测,这个过程是工人在放大镜下以目测方式进行的。

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  目测通过后的内存就进入自动贴标工序,自动贴标机会自动将产品条码贴在每一片内存模组上。条码上主要记录内存模组的料号,生产流水序号,产品规格等。

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  由于内存模组是以连板的形式生产的,因此,打标后的连板内存模组必须通过自动裁板机分割成单一的内存模组,即我们平常看到的单根内存条。

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  我们知道,一般每根内存条上都有一个SPD芯片,里面记录了该内存条的工作频率、工作电压、速度、容量等信息。所以完成裁切的每根内存条就进入了SPD信息的写入工序。

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  接下来工人就开始对内存条进行详细严格的功能测试。测试项目有容量、SPD信息、数据存取等,当然,不同规格的内存测试项目是不一样的。

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  完成测试后的内存条还必须通过最后一次外观检测,确认没有问题后,工人就开始进行包装了。当然,包装后的内存条还要进行抽检。抽检合格后就可以出货了。

  由于文章篇幅所限,内存生产过程中的很多具体细节无法一一展现给大家。总的来说,各个内存生产厂家的基本生产环节是相同的,比如原料检验、刮锡膏、贴片安装、回流焊、等等。当然,不同的厂商在生产的具体环节上会不一样,比如内存芯片颗粒的选择、设备的先进程度、检测手段的全面细致程度等,这些差异都会导致最终的内存产品质量出现很大的差别。

  内存生产流程示意图:

准备工作→刮锡膏→AOI检测→锡膏厚度检测→贴件封装→回流焊→X光检测→目测→贴标→自动裁切→写SPD信息→功能测试→最终目测→包装→抽检→封装出货

内存的发展



一般计算机使用者在发现自己的电脑的性能越来越慢时,总会想到先升级CPU,好让计算机跑的更快,因为 CPU 速度越快,处理速度越快,计算机自然就快了起来,而这一大笔钱花下去,到最后发现预算快不够时,就随便买条内存,反正只要容量够的话,便宜就好!其实,这样的作法正是购买计算机时最忌讳的事!!

其实除了升级 CPU ,你还有更好的方法!影响计算机整体性能的因素很多,例如 CPU 、主板、显示卡、硬盘、内存、甚至操作系统的选择等等,都会影响到计算机整体的运作性能,所以光是提升 CPU 以取得更好性能的作法,不见得是明智的选择,因为更新 CPU 来提升系统性能的作法,虽然能有立竿见影的效果,计算机用起来确实能明显感受到快了不少,但是升级上的费用却相当庞大,假如所升级的处理器又是不同架构的话,这可是连主板也得跟着一起换才行,当然!这一换下来没有个千把块是打发不了的,所以预算有限的消费者,可以选择另一种提升方法,那就是增加内存容量。

“容量越多越好!”这是仁者见仁,智者见智的说法,不过一般来讲,当使用者进入操作系统后,所占用的内存其实不算少,以 Windows XP 为例,在开完机且未开启任何应用程序的情况下,光是看到桌面主题这个动作,就已吃掉将近8、90 MB 的内存(视系统启动程序而定),不信的话读者可以自行在进入桌面后,叫出 “Windows 任务管理器”看看(按 Ctrl+Alt+Del ),右边那一排即是系统“已经”占用的内存资源,加一加没有个一百 MB ,也有个半百 MB ,所以使用者只要再多开几个程序,内存被占用光的情况是可以预期的,而这时候,你会发现系统怎么越用越慢,光是开个网页就要等好久,更别说进游戏了,而会造成这个原因,是 Windows XP 正在执行 Swapping 这个动作所致。

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按下 Ctrl+Alt+Del 键,可以启动任务管理器,这时可以得知系统所耗用的内存有多少

何谓 Swapping ?

在安装完 Windows XP 时,操作系统会把“硬盘”的储存空间,分割一部份作虚拟内存用,这部份的空间是不能储存文件的,而是提供给 Windows XP, 当发现内存不够用时,以这部份的空间当内存来使用,以解决内存被占光的问题,而当使用“磁盘空间”替代“内存空间”的这个动作,就是 Swapping ,这正是造成系统变慢的主要原因,不过读者别以为只有 Windows XP 会以 Swapping 来解决内存不足的问题,其实各种操作系统都会,例如 Linux ,在一开始安装操作系统时,即会要你指定 Swap 的空间大小,他就是让使用者设定要提供多少“磁盘空间”供 Swapping 用,只不过 Windows XP 是全自动自己设定的。

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页面文件即是Swapping内存,也就是磁盘空间所虚拟的内存

经过测试,计算机从内存存取时间大约需要 200ns( 纳秒 ), 但从硬盘存取则需要 12,000,000ns ,这二者之间相差 600,000 倍,这也正是使用者会觉得计算机越来越慢的因素,因为本来 CPU 在处理数据时,都是从内存上面来读取,速度相当的快,可是当 Windows XP 使用了 Swapping 后,就变成从硬盘上面来读取,整个系统性能自然就慢了下来,这时使用者会发现,怎么硬盘灯一直闪,一直在跑!正是这个原因,而现在大多数的 3D游戏,如魔兽争霸 III ( Warcraft III )等等,都是相当吃内存的游戏,所以玩久了,一定会发现越跑越慢,因为内存已经不负使用,而改用虚拟内存,这会儿硬盘可是操的很凶呢!

所以,使用者只要增加系统内存,让 Windows XP 不去执行 Swapping 这个过程,整个计算机性能自然会很快,记住!这与提升 CPU 所达到的加快处理速度不同,而是减少让操作系统去使用到虚拟内存的机会,这不仅让计算机在高速运作下的时间变长,换句话说,也间接提升了硬盘使用寿命,所以聪明的使用者,在升级计算机的同时,应该先考虑系统内存的多寡才是最聪明的,因为不管你的 CPU 处理速度有多快,如果遇上是从硬盘读取数据来处理的话,基于硬盘的机械结构问题,是怎么快也快不上来!

那么,读者一定有个疑问,到底要多少的内存容量,系统才会足够呢?以 Windows XP 为例,官方所建议的最佳化内存容量为 128MB ,但笔者觉得这根本不够,至少要 256MB ,才够让一般使用者感受到他的快速,而如果使用者有玩大量场景的 3D 游戏的话,至少要 512MB 以上才够看!所以如果你的内存容量仍旧在 128MB 的话,赶快升级一下吧!那么,要升级内存的话,必须先了解内存,以市场上的主流内存DDR SDRAM为例,接下来笔者就教教大家,怎么认识内存!!

SIMM内存

最早出现的内存模块,说实话已不可考,因为各家的规格并不一样,谁是最早出现的,很难查证,但真正被业界大量采用的,是以SIMM ( Single In-Line Memory Module )模块为基础的内存,他是一种正反两面线路都连在一起的内存,以8位(8bit)为一个单位做传输, Pin脚数为 30 ,后来当 CPU 进演到 32 位处理时, SIMM 规格的内存也演进到能够传输 32 位( 32bit ), Pin 脚数也提升到 72Pin ,而这二个类型的内存在 Pin 脚数上不仅不同,连长度也不一样,直到 586 时期, 72Pin 的内存仍旧被大量采用。

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30Pin 的 SIMM 内存

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72Pin 的 SIMM 内存

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早期的 SIMM 插槽

DDR内存

由于 SIMM 内存是以正反两面都连在一起的线路所设计,到了后期无法符合内存颗粒渐增的问题(因为内存颗粒密度加大,容量变多),于是发展出 DIMM ( Dual In-Line Memory Modules )为基础线路设计的内存,他的设计类似于 SIMM 技术,不过正反两面的线路设计是分开的,各自拥有其独立的线路,数据传输也提升到 64 位( 64bit ),针脚数也增加到 168Pin ,所以在长度上比72针的SIMM 内存更长。

Synchronized DRAM (SDRAM)

在 1996 年时期, SDRAM 技术出现在业界上,他是让内存“首次”以频率为标准的设计,目的是让内存工作频率与中央处理器计时同步化,这使得内存控制器能够掌握准备所要求的数据所需的准确频率周期,因此中央处理器从此不需要延后下一次的数据存取。而 SDRAM 的规格不止一种,有最先推出的 PC66 SDRAM ,即是以 66MHz 为工作频率, PC100 SDRAM ,即是以 100MHz 为工作频率,以及后来的 SDRAM 等,而 SDRAM 是以 DIMM 为架构所设计的内存。

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Synchronized DRAM

Double Data Rate Synchronized DRAM (DDR SDRAM)

2000年底,由Intel主导的 Rambus 内存,与 VIA 和 AMD 主导的 DDR SDRAM 内存规格之战,一直是 DIY 玩家茶余饭后的话题,而这场内存战争最后由 DDR SDRAM 阵营获胜。 DDR SDRAM ,全名为( Double Date Rate Synchronized DRAM ),是新一代的 SDRAM 技术,与传统的 SDRAM 技术差别在于,他可以在一次的频率周期中的波峰及波谷(也就是上升与下降)传送数据,达到二倍的数据量,举例来讲,以 133 MHz 的内存总线设计的 DDR SDRAM ,即可达到 266MHz 的实际数据传输率,这不仅让内存厂商不需更换大量硬设备即可量产,在成本上也容易控制,使得目前的内存架构主流变成 DDR SDRAM 。

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历代主流内存

PC2700 ? PC3200 ?这是什么?

常常在电脑商场的广告 DM 上,或是一般的计算机类书报杂志,会看到这类名词“PC3200 、 256MB DDR RAM ”,或是“DDR400 、 256MB DDR SDRAM”,到底这个 PC3200 、 DDR400 是什么意思呢?先前提到过,以 133MHz 所设计的 DDR SDRAM ,可以达到 266MHz 的实际传输频率,所以这组跑 266MHz 的 DDR SDRAM 内存,又可称为 DDR266 SDRAM 内存,同理, DDR400 SDRAM 即是指他可以跑 400MHz 的实际传输率。

那 PC 3200 又是什么?他即是指内存的数据传输量,以 DDR400MHz 为例,他的频率为 200MHz ,但是他支持 Double Data Rate 技术,所以实际频率要乘以 2 ,也就是 200x2=400MHz ,而 DDR SDRAM 是以 DIMM 为基础架构,一次可以传送 64 位(也就是 64bit ),如果换算成字节( Byte ),就要除以 8 ,也就是 64 / 8 = 8Byte ,所以 DDR400 的实际传输量如下:

200(MHz)×2×8(Byte)=3200 MB/s (单位为Byte)

所以读者了解了吗? PC 3200 等同于DDR 400的内存,只是PC 3200所代表的意思是内存的传输量,而 DDR400 所代表的是内存的频率,换言之, PC2700 即是 DDR333 、 PC2100 即是 DDR266 。

内存判断方式

要看一条 DDR 内存的好坏,最简单的方式即是选择“厂商”,选择较有名的厂商,比较有保障,一来品质较稳定,二来厂商也不会因为丢了自己的信誉,而夸大内存频率,不过这里笔者还是教一下,怎么看一条 DDR 内存,要看一条 DDR 内存的好坏,可以从规格以及内存颗粒二方面所着手,规格指的是内存工作频率,以及 CL 时间(稍后再述),内存颗粒指的是内存上所采用的内存颗粒为何,一般只要是大厂,所搭配的内存颗粒都不会太差,且品质相当稳定,不过如果遇到杂牌的内存,读者可要多费心了,要看一下内存颗粒上所标示的工作频率是否符合包装盒上的标示,才不会被骗,那要怎么判断内存颗粒的工作频率为何呢?一般来讲,在内存颗粒的上面,都会有一组型号,在型号的最后面,都会有一个数字,有可能是 6 ,有可能是 5 ,或是 4 ,当然命名方式各家都不相同,以 KINGMAX 的 DDR433 内存为例,上头的内存颗粒采用 KINGMAX KDL388P4EA-46 ns ,也就是 4.6 纳秒,这时读者可以以 1000 去除以 4.6 ,会得 217.39 ,而这个数字也就是这款内存颗粒的工作频率,由于他是 DDR SDRAM ,所以 217 要再乘以 2 得 434 ,才是真正的工作频率,符合包装盒上所标示的 DDR433 规格,所以这个方法,读者也可以用来判断你家里的内存颗粒,看看是不是符合包装盒上所标示的规格哦!

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KINGMAX DDR433 内存采用 KDL388P4EA-46 ns 颗粒

计算出来的频率,符合内存上所标示的规格

内存的运作方式

那么,内存是如何运作的呢?在讲这个之前,先来了解一下跟内存速度有相当大关系的三个名词,分别是 CAS Latency (行地址控制器延迟 / CL )、 RAS-to-CAS Delay (列地址控制器至行地址控制器延迟)、以及 Row Active Time (列动态时间),当然读者看到这些专有名词时,一定会跟笔者一样,看的一头雾水,什么行?什么列,看不太懂,没关系,笔者把他解释的白话一点,应该就看的懂了。

内存的数据单元是以矩阵( Matrix )方式做排列,由行与列的所交错而成,而每一个交叉点即代表一个内存位,数据便是储存在这个内存位上,换句说话,读者可以把整个内存看成一个窗体,数据是储存在窗体中的表格内,循序储存,而它的运作方式是,首先内存控制器先送出单元的列地址,作为模块逻辑寻址用,在经过一段时间,列地址会被送去暂存区,接着控制器会再送出行地址控制,以传送行地址讯号,一直到选择单元的内容送至内存芯片的输出寄存器( Output Register )上,再进行下一次动作,所以 RAS-to-CAS Delay 指的是列地址暂存后,到行地址执行的这段时间,而 CAS Latency 指的是行地址送出信号的时间,所以二者的时间越短,内存的执行效率就越快,而如果储存数据刚好相临的话,只需变成行地址讯号即可,因为内存控制器已经知道列地址,不需再重新寻址一次,所以行地址控制器延迟( CAS Latency ,又称 CL )在内存的处理性能中就扮演着相当重要的角色,也是一般内存上最常标示的项目,那读者会问,列与列更换时是什么?就是 Row Active Time (列动态时间)。

Bank 区块寻址

支持 DDR 内存的芯片组,会把内存储存区再细分成四个块( Banks )或是更多,每个分离的部份即代表了一个内存区 Bank ,换句说话,内存控制器可以分别对这四个部份做同步寻址,因此而增加了数据的传输率,因为当数据被一个内存 Bank 读取时,另外一个 Bank 可以寻址新的资料区,所以一般在主板的说明手册上,常看到主板支持内存几个 Bank ,如何搭配,即是指这个意思,如 Intel 845G 支援 4 个 Bank , Intel 865PE 支持 8 个 Bank ,即指是可以对 4 或是 8 个 Bank 做同步寻址。

双面不代表就是双 Bank

有些内存在设计上为了增加性能,会以 2 个 Bank 做设计,而不是以 1 个,不过一般人常会把二个 Bank 与二面内存搞混,其实这是错的,内存的双面设计,与是否采用 2 Banks 设计是不同的,双面设计是以实体线路的方面做区分,把内存颗粒分别设计在正反两面, 2 Banks 是以电气方面做区分,把内存数据单元分成二部份,二者不能混为一谈,因为一条双面的 DDR 内存,有可能只采用 1 Bank 设计,而不是 2 Banks 。

内存带宽知识




一、 内存带宽的基础知识


1. 何谓内存带宽 从功能上理解,我们可以将内存看作是内存控制器(一般位于北桥芯片中)与CPU之间的桥梁或与仓库。显然,内存的容量决定“仓库”的大小,而内存的带宽决定“桥梁”的宽窄,两者缺一不可,这也就是我们常常说道的“内存容量”与“内存速度”。 除了内存容量与内存速度,延时周期也是决定其性能的关键。当CPU需要内存中的数据时,它会发出一个由内存控制器所执行的要求,内存控制器接著将要求发送至内存,并在接收数据时向CPU报告整个周期(从CPU到内存控制器,内存再回到CPU)所需的时间。毫无疑问,缩短整个周期也是提高内存速度的关键,这就好比在桥梁上工作的警察,其指挥疏通能力也是决定通畅度的因素之一。 更快速的内存技术对整体性能表现有重大的贡献,但是提高内存带宽只是解决方案的一部分,数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长,为此缓冲区被广泛应用。其实,所谓的缓冲器就是CPU中的一级缓存与二级缓存,它们是内存这座“大桥梁”与CPU之间的“小桥梁”。事实上,一级缓存与二级缓存采用的是SRAM,我们也可以将其宽泛地理解为“内存带宽”,不过现在似乎更多地被解释为“前端总线”,所以我们也只是简单的提一下。事先预告一下,“前端总线”与“内存带宽”之间有着密切的联系,我们将会在后面的测试中有更加深刻的认识。

2. 内存带宽的重要性 内存带宽为何会如此重要呢?在回答这一问题之前,我们先来简单看一看系统工作的过程。基本上当CPU接收到指令后,它会最先向CPU中的一级缓存(L1 Cache)去寻找相关的数据,虽然一级缓存是与CPU同频运行的,但是由于容量较小,所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存(L2 Cache)寻找,同样的道理,当所需要的数据在二级缓存中也没有的话,会继续转向L3 Cache(如果有的话,如K6-2+和K6-3)、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的,因此几乎每一步操作都得经过内存,这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来,内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现,这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。 3D显卡的内存带宽(或许称为显存带宽更为合适)的重要性也是不言而喻的,甚至其作用比系统的内存带宽更为明显。大家知道,显示卡在进行像素渲染时,都需要从显存的不同缓冲区中读写数据。这些缓冲区中有的放置描述像素ARGB(阿尔法通道,红,绿,蓝)元素的颜色数据,有的放置像素Z值(用来描述像素的深度或者说可见性的数据)。 显然,一旦产生Z轴数据,显存的负担会立即陡然提升,在加上各种材质贴图、深度复杂性渲染、3D特效,其工作量可想而知。在更多情况下,显存带宽的重要性超越了显存容量,这点我们将在后文的测试中有详细说明。

3.如何提高内存带宽 内存带宽的计算方法并不复杂,大家可以遵循如下的计算公式:带宽=总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。 很明显,在这些乘数因子中,每个都会对最终的内存带宽产生极大的影响。然而,如今在频率上已经没有太大文章可作,毕竟这受到制作工艺的限制,不可能在短时间内成倍提高。而总线宽度和数据包个数就大不相同了,简单的改变会令内存带宽突飞猛进。DDR技术就使我们感受到提高数据包个数的好处,它令内存带宽疯狂地提升一倍。 当然,提高数据包个数的方法不仅仅局限于在内存上做文章,通过多个内存控制器并行工作同样可以起到效果,这也就是如今热门的双通道DDR芯片组(如nForce2、I875/865等)。事实上,双通道DDR内存控制器并不能算是新发明,因为早在RAMBUS时代,RDRAM就已经使用了类似技术,只不过当时RDRAM的总线宽度只有16Bit,无法与DDR的64Bit相提并论。内存技术发展到如今这一阶段,四通道内存控制器的出现也只是时间问题,VIA的QBM技术以及SiS支持四通道RDRAM的芯片组,这些都是未来的发展方向。 至于显卡方面,我们对其显存带宽更加敏感,这甚至也是很多厂商用来区分高低端产品的重要方面。同样是使用DDR显存的产品,128Bit宽度的产品会表现出远远胜过64Bit宽度的产品。当然提高显存频率也是一种解决方案,不过其效果并不明显,而且会大幅度提高成本。值得注意的是,目前部分高端显卡甚至动用了DDRII技术,不过至少在目前看来,这项技术还为时过早。

4.如何识别产品的内存带宽 对于内存而言,辨别内存带宽是一件相当简单的事情,因为SDRAM、DDR、RDRAM这三种内存在外观上有着很大的差别,大家通过下面这副图就能清楚地认识到。唯一需要我们去辨认的便是不同频率的DDR内存。目前主流DDR内存分为DDR266、DDR333以及DDR400,其中后三位数字代表工作频率。通过内存条上的标识,自然可以很方便地识别出其规格。 相对而言,显卡上显存带宽的识别就要困难一些。在这里,我们应该抓住“显存位宽”和“显存频率”两个重要的技术指标。显存位宽的计算方法是:单块显存颗粒位宽×显存颗粒总数,而显存频率则是由"1000/显存颗粒纳秒数"来决定。一般来说,我们可以从显存颗粒上一串编号的最后2两位看出其纳秒数,从中也就得知其显存频率。至于单块显存颗粒位宽,我们只能在网上查询。 HY、三星、EtronTech(钰创)等都提供专用的显存编号查询网站,相当方便。如三星的显存就可以到如下的地址下载,只要输入相应的显存颗粒编号即可(http://www.samsung.com/Products/Semiconductor/DRAM/index.htm)。此外,使用RivaTuner也可以检测显卡上显存的总位宽,大家打开RivaTuner在MAIN菜单即可看到。

二、 内存带宽测试分析


在了解一些相关的重要知识之后,我们将通过详细的测试向大家展示内存带宽的奥秘。对于不同的CPU平台,内存带宽的重要性不尽相同,而在与内存延时的搭配上,内存带宽也有很多学问。好了,还是请大家看具体的测评。

1.AMD-nForce2平台的内存带宽分析 正是nForce2芯片组的出现才让AthlonXP平台向更高的前端总线发展,而经过一段时间的超频体验,不少用户都会前端总线与内存带宽之间的关联有了一定的认识。一般而言,我们的常理告诉我们内存频率越高越好,因为它直接决定了内存带宽。然而在nForce2芯片组中则并不是这样一回事。由于内存控制器的特殊性,它要求DDR内存与CPU同步运行时才能达到最佳性能。下面是nForce2芯片组在内存同步/异步条件下的测试成绩: 简单说来,即CPU设定为166MHz外频(333MHz前端总线)、DDR运行于DDR333模式时,其性能要比CPU设定为166MHz外频、DDR运行于DDR400模式的方案更好。所以,无论在何种情况下,我们都建议nForce2用户将"Memory Frequency"设定为"Sync(同步)"。事实上,同样的情况也出现在ALi MAGiK1和SiS745这两款芯片组上,DDR333在不同步时性能反而不如DDR266同步,好在它们的市场份额并不大。 此外,当我们使用不集成显卡的SPP北桥时,单通道与双通道之间的性能差距微乎其微,甚至都可以将微小的差距理解为测试误差。而在使用集成显卡的IGP北桥中,双通道确实展现出很大的优势。毫无疑问,对于nForce2而言,双通道尽管能够提升内存带宽,但是AthlonXP的前端总线利用不上,单通道DDR已经完全能够满足其需求。之所以nForce2能再KT400面前横行霸道,其关键还在于内存控制器的效率,而非双通道技术。

2.AMD-KT400A平台 VIA的KT400A也是一款主流SocketA芯片组,那么它究竟是否会出现高内存频率异步时性能不佳的情况呢?请大家先不要忙着下结论,更应该抛弃以往对KT333/400的陈见,因为KT400A的内存控制器经过了VIA的重新设计。 显然,KT400A已经能够利用里DDR400的高带宽,即便是在内存异步的情况下。现在,大家应该很明白在SocketA平台下的内存优化了吧,确实很简单:nForce2要保持同步,而KT400A/600应该尽可能提高内存频率。

3.Intel-I845PE平台 尽管单通道的I845PE芯片组已经略显落伍,但是我们能够从中分析出单通道情况下,内存带宽的重要性。事实上,P4处理器很早就达到533MHz前端总线(133MHz外频),此时只有使用DDR333才算是同步运行。 很明显,DDR333的高内存带宽在此表现出明显的性能优势,无论对3D游戏还是商业应用软件都大有裨益。事实上,单通道DDR对于Pentium4的Netburst架构而言仅仅是杯水车薪,即便是DDR333也无法满足Pentium4的需求,因为533MHz前端总线的Pentium4必须拥有

4.2GB/s的内存带宽才能充分别发挥性能,而单通道的DDR333只具备2.7GB/s,更不用说DDR266了。

4.Intel-I865PE I865PE芯片组是如今毫无疑问的当红小生,凭借双通道DDR技术。它完全解决了内存带宽的瓶颈,引爆P4处理器的最大动力。在这里,我们将对比单通道DDR400、双通道DDR400以及双通道DDR333之间的性能。当然,此时的P4处理器运行于800MHz前端总线。 双通道DDR确实是P4处理器的最佳拍档,在这种环境下,系统的整体性能得到最佳发挥。如果对比一下各种前端总线的P4处理器所需要的带宽以及各种内存模式能够提供的带宽,我们也就不难理解出现这一现象的原因了。

5.Intel-SiS655 Intel芯片组一直对于内存异步相当保守,甚至一直不允许内存频率高于CPU的外频。不过SiS可并不这样认为,其高端的SiS655芯片组同样支持双通道DDR400,而且能够以更加灵活的方式进行异步,这意味着即便我们的P4处理器运行于533MHz前端总线,也可以在SiS655芯片组上使用DDR400。那么这种异步模式是否有价值呢?测试中,我们选择了533MHz前端总线的P4处理器,分别配合单通道DDR400、单通道DDR333以及双通道DDR333。 测试结果相当耐人寻味,因为在内存频率高于CPU的外频的异步模式下,性能依旧取得了提升,我们不得不对SiS刮目相看。不过,单通道的DDR400毕竟还是不敌双通道DDR333,毕竟单通道的DDR400只能提供3.2GB/s的内存带宽,仍然小于期望中的4.2GB/s。相反,双通道DDR333却发挥了很大的优势。 在测试中,我们还发现SiS655在配合800MHz前端总线的P4处理器时居然无法在使用双通道DDR400下发挥出最佳性能,此时测试成绩还不如搭配双通道DDR333,看来SiS655还有待完善,我们更加期待SiS655FX。

6.内存带宽与延时的矛盾 熟悉内存优化的朋友一定知道内存延时(CL值)的重要性,然而如今大多数DDR内存都难以运行在CL=2的模式下,特别在提高其工作频率的情况下。很多DDR266内存能够在266MHz下稳定运行于CL=2,也可以在333MHz下稳定运行于CL=2.5,同样的情况也出现在DDR333内存中。这就带给我们这样一个矛盾,究竟应该提高内存频率还是缩短内存延时? 为此,我们分别选择了AMD和Intel的平台进行测试。为了凸现出内存带宽的重要性,我们特意将CL=2时的内存频率低于CPU外频,这样的数据更有评判价值。测试平台如下: 从测试结果来看,AthlonXP平台显然对于内存延时更加敏感。对于前端总线并不高的AthlonXP平台而言,我们认为DDR333+CL2的性能肯定在DDR400+CL2.5之上,因此建议大家在可能的情况下优化CL延时。至于I865PE平台,毕竟Pentium4还是对内存带宽相当饥渴,此时自然应该尽可能地保证内存频率,而牺牲内存延时。

三、 显存带宽测试分析 很多用户都有这样的感受,显存带宽对于显卡的3D性能而言实在太重要,而且各种显卡所搭配的显存在位宽、频率以及显存种类方面有着很大的区别。通过下面这些测试,我恩将对显存带宽有更为深刻的认识。

1.不同显存频率之间的性能区别 在购买显卡时,我们对显存频率往往格外关注,因为较高的显存带宽往往能够各种3D游戏中展现出更加出色的性能,特别是在如今大型3D游戏日益流行的时代。为此,我们采用同一款显卡在GPU核心频率不变的情况下进行显存超频测试,看看显存频率究竟带来多大的影响。测试中分别采用Radeon 9000Pro和Geforce4 Ti4200,测试软件为普及的QuakeIII,运行于1600×12000×32bit。 从测试结果来看,Ti4200对于显存频率似乎更加敏感,这也并不出乎我们的意料。一般而言,同系列中降频产品往往会在超频后大幅度提升性能,因为厂商在设计GPU时就针对最高版本所需要的内存带宽,一旦我们将内存带宽提升,那么此时所引发的性能提升将是最大的。而Radeon9000Pro本身已经算是9000系列中的高频率产品,因此GPU对于显存的利用率基本上区域饱和,再次提升显存带宽自然也没能表现出足够的提升幅度。 当然,我们也不能忘记GPU对显存带宽的需求性。从目前显卡技术的发展趋势来看,象素填充率与显存带宽是毫无疑问的两大热点,越是高端的显卡越需要更高的显存带宽。因此,我们建议准备选购Geforce Ti4200以及Radeon 9500以上档次显卡的用户更加关注显存频率。

2.64Bit与128Bit的性能差别 从显存带宽的计算公式我们也可以得知,显存位宽对于显存带宽的影响力是何等重大。在中低端产品中,不少厂商为了降低价格,提高市场竞争力而推出64Bit位宽显存的产品,其性价比究竟如何?与128Bit显存有多大差距呢? 从GeforceFX5200的情况来看,64Bit与128Bit显存之间的差距的确很大。就个人角度而言,我认为没有必要为了节约区区100多元而选择廉价版的64Bit显存产品,毕竟此时所损失的性能太大,性价比实在不高。此外要提醒大家的,在实际运行频率相同的情况下,一般128Bit的SDRAM显存要好于64Bit的DDR显存,尽管两者的理论显存带宽完全一样。对于准备选购Geforce4MX 440SE以及Geforce2MX的用户而言,这点应该注意,不要被DDR的光环所迷惑。

3.显存频率与显存容量孰轻孰重 就目前应用和游戏而言,显存带宽比显存容量重要得多,显存带宽高的显卡往往性能高于容量虽大,但显存带宽不足的显卡。为此,我们采用两款Geforce4 MX440显卡进行验证,一款显存容量为64MB,运行于450MHz DDR,另一款显存容量为128MB,运行于400MHz DDR,两者的GPU核心频率一样。 测试结果也证明了我们的推论,对于如今的主流显卡,64MB显存确实已经绰绰有余,更为重要的是显存带宽。当然,一旦NV40以及R400之类的恐怖级产品普及,这一推论可不一定适用。

4.超前讨论:DDR Vs DDR2 DDR2显存的呼声日渐高涨,渴望时刻保持领先的nVIDIA在GeforceFX5800 Ultra中选择了这种尚未普及的内存规格。然而遗憾的是,这也成为NV30的一大败笔。DDR2不仅因为成本问题难以普及,其自身的技术也并不成熟。 在GeforceFX5800 Ultra中,8枚DDR2显存芯片需要消耗28W功耗,而且造成了巨大的发热量。撇开为了散热而带来的成本问题不谈,即便是恼人的噪音问题都已经让nVIDIA尴尬不已,这也注定NV35不会取得类似于其前辈们的成功。当我们见到带有水冷散热(或者夸张的散热器)以及外置电源的GeforceFX5800 Ultra显卡时,或许更多的感觉不是赞叹,而是一种莫名的悲哀。 如果说DDR2显存为NV30带来出色的性能也就罢了,然而位宽仅仅128Bit的DDR2显存很大程度上成为性能发挥的瓶颈。在使用频率为1GHz的DDR2显存时,16GB/s的带宽却是令人难以完全满意,与ATI Radoen 9800Pro的21.25GB/s相比落下很多。为此,并不顽固的nVIDIA还是接受了现实,在GeforceFX 5900Ultra中改用256Bit的DDR1。事实上,在频率相同的情况下,256Bit DDR1应该比128Bit DDR2更为出色,这与128Bit SDRAM好于64Bit DDR是相同的道理。采用850MHz的256Bit DDR1之后,NV35的显存带宽达到了27.2GB/s,基本能够保证各种3D特效的消耗。

客观而言,目前的DDR2显存技术还没有完成成熟,至少其高昂的成本使之在现实产品中难以应用。只有当DDR2显存能够运行与高频率的,而且达到256Bit位宽,这时才是DDR2占领显存市场的时机。 写在最后: 内存带宽的话题就讨论到这里,相信大家也对如何选购、优化产品有了足够的认识。

应当指出的是,内存带宽技术也在不停地发展,或许未来的DDR2以及DDR3才是最终的发展方向。
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编辑 删除 发表时间:2006-10-9 23:48:32  IP: 已记录
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Re:~~~浅谈内存~~~

内存的基本知识和选购





1、单面与双面

  单面内存的每条内存拥有一组Bank,而双面内存则每条内存提供了两组的Bank。单、双面内存区别很小,同等容量的内存,单面比双面的集成度要高,生产日期要靠后,工作起来就更稳定,所以应尽量购买单面内存。

2、厂商代号及品牌

  市上常见的内存厂商代号:AAA(NMB)、BM(IBM)、GM(LG-Semicon)、HY(现代电子)、HM(日立)、KM或M(三星)、 LH(SHARP)、M5M(Hitsubishi)、 MB(Fujitsu)、MCM(Motorola)、MITSUBISH、MT(Micron)、TC或TD(东芝)、Siemens、NEC、 TI(德州仪器)。

  目前市场上主要的内存品牌有现代、Kingmax、Winward、金邦、LG、三星等品牌,不同存采用的工艺有些不同,在性能上也有些差异。

3、技术参数

  内存有EDO DRAM、SDRAM、DDR、RDRAM、等,内存的技术指标一般包括引脚数、容量、速度、奇偶校验等。内存条通常有16MB、32MB、64MB、 128MB、256MB、512M等容量级别,其中256MB内存已成为当前的主流配置。在选购时要注意内存有无奇偶校芯片,内存的奇偶校验对于保证数据的正确读写起到很关键的作用。内存的技术参数有:

  系统时钟循环周期tCK(TCLK):指内存所能运行的最大频率。数字越小说明SDRAM芯片所能运行的频率就越高。我们常说的PC100内存,指它可以运行在100MHZ的频率下,并在芯片上标刻的-10表示它运行的时钟周期为10纳秒。

  存取时间:指读取数据所延迟的时间,大多数内存的存取时间为6-8纳秒。

  CAS反应时间:指CAS(纵向地址脉冲)的延迟时间,是在一定频率下衡量支持不同规范的内存的重要标志之一。一般内存能够运行在CAS反应时间(CL)2或3模式,也就是说它们读取数据所延迟的时间既可以是两个时钟周期,也可以是三个时钟周期 。

  要注意这三个性能指标是互相制约的,较快的存取时间的内存,CAS反应时间长一些。

  tAC(Access Time from CLK):是最大CAS延迟时的最大数输入时钟,PC100规范要求在CL=3时TAC不内存混插

  1、将低规范、低标准的内存插入内存插槽中的第一位置DIMM l上。若出现无法正常开机,可更换内存的位置,或在开机进入BIOS设置,将内存的相应项设置成为低规范的相应值,如果不行,可先使用其中的一根内存,将计算机启动,进入BIOS设置,强行将内存的相应项设置成为低规范的相应值,关机插入第二根内存;如果出现内存兼容性可更换内存的位置或升级更新更好的操作系统。

  2.在主板上或BIOS中强行设置内存的电压为所有混插内存中的电压最低值。

  内存混插注意不可将不同类型的内存混插也不要将同类型不同电压的内存进行混插,还注意内存负载,内存插槽插满时至少有一根是单面内存。

该如何选购内存?

一、该选购哪一种内存?

  目前市上有三种内存,该选购哪一种内存还是由你的实际情况决定的。

  1、SDRAM内存价格便宜,选购大容量的内存可以在某种程度上弥补SDRAM内存速度上的不足,是老主板的用户升级内存的最佳选择。由于老主板的用户群十分庞大,所以各个内存厂商们纷纷推出PC150和PC166规格的SDRAM内存以提升速度,SDRAM内存是不会在短时间内在市上消亡,凭借赛扬 Ⅲ仍然在发挥它最后的光茫。

  2、DDR SDRAM内存能在时钟触发沿的上、下沿都能进行数据传输,传输速率是SDRAM内存的二倍,在生产上,以前用于生产SDRAM的生产线只要稍微经过改造即可生产,DDR是一个开放的标准,不需要交纳笔专利费,采用传统的TSOP封装方式,内存制造厂商不需要太多的设备改造既可量产,在制造技术和原料消耗方面基本相同。SDRAM和DDR内存价位相差不是很大,而DDR内存能大大提高系统的整体性能,建议新购机的朋友应该选购DDR的内存与主板,以充分发挥系统的整体性能。

  3、RDRAM内存是未来内存的发展方向,它将RISC(精简指令集)引入其中,依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量,它具有相对SDRAM较高的工作频率,但其数据通道接口带宽较低,以串行方式工作的,所以在使用Rambus内存时,必须插满所有的内存槽,否则无法工作,没有Rambus的内存槽则必须用专用的连通器插满。Rambus是一种高昂的专利技术,不光要交纳一笔专利费,生产Rambus还必须投入大笔资金用于改造生产线。 Rambus的性能确实很先进,但因价格高没能成为主流内存,这种高性能高价格的特点很适合在高端的服务器或工作站和需要大量数据交换的商业运算以及大容量的3D图形处理等方面使用。

二、 选购要考虑

  1、把握好购买时机:内存是电脑配件中行情变化最大的配件之一,用一日三变亦不为过,把握好购买时机可以为你省下一些钱。

  2.速度:内存条的速度一般用存取一次数据的时间来作为性能指标,时间越短,速度就越快。

  3.容量:内存条容量大小有多种规格,168线的SDRAM内存大多为64M、128MB、256M、512M容量。  4、奇偶校验:为检验存取数据是否准确无误,内存条中每8位容量能配备1位做为奇偶校验位,并配合主板的奇偶校验电路对存取的数据进行正确校验,奇偶校验则将统计的结果和实际读出的数据进行比较看是否一致,从而确保了内存数据的正确性。

  5.内存的电压:SDRAM使用3.3V电压,在选购时要注意主板是否支持。

三、内存的做工

 内存做工的好坏好坏直接影响电脑性能和稳定性,选购时注意:

  1.PCB板最好是六层板,注意内存PCB基板重量是否有一种沉甸甸的感觉,并且感觉质量均匀,表面是否整洁,PCB板边缘打磨得比较光滑。内存电路板面应该光洁且色泽均匀,元件之间的焊点整齐,内存芯片同PCB板相连的引脚应该是紧密且整齐。

  2、注意芯片的编号或者是检测SPD的内容,CAS(纵向地址脉冲)延迟时间越短越好。

四、内存的容量与规格

  1.尽量选用单条大容量内存,单条内存有稳定电气性能,在同容量下单条内存要明显好于两条,出错的几率也小。

  2、市面上的内存可分为两种:单面和双面,通常单面内存每条拥有一组Bank,而双面内存则每条提供两组Bank。 单、双面内存本身并无好坏之分,区别也很小,从技术上来考虑的话,对于同等容量的内存,单面内存要比双面内存的集成度更高。

  3、内存容量要按需购买,128MB已经完全能够满足一般普通家庭用户的需要,如果是Windows XP需要256MB为宜,如果是平面设计和多媒体制作,那512MB或更大容量的内存就更好了。

五、内存的级别

  内存颗粒和成品内存是不同的,使用现代内存颗粒但并非现代制造的成品内存不是现代内存,因为内存质量并不完全取决于颗粒质量,与PCB板的质量以及线路设计等都有非常密切的关系。内存品质被分为三个等级:

 1、 作坊级别内存:指使用4层PCB板制造、在PC133下可以使CAS=3的内存,仅经过初级检测未发现重大缺陷,可能无法在所有的系统上使用,不推荐在INTEL 铜矿 600MHZ以上以及AMD ATHLON(包括K7和雷鸟)的系统中使用。

 2、标准级别:使用6层PCB板制造、在PC133下可以使CAS=3的内存,通过制造者自订标准的测试,在兼容性方面没有大问题,但不建议使用在AMD ATHLON系统中。

 3、精密级别内存:使用低干扰6层板和A级的DRAM颗粒制造,能够在PC133下使CAS=2并稳定工作,可以兼容所有的系统,并且通过相关电气标准测试,强烈建议在AMD ATHLON以及所有系统总线为133MHZ系统中使用。

  不同级别内存的差价极大,最低等级和最高等级的相差一倍价格,如果你自己对于稳定性的要求不高,使用普通的兼容内存也行;如果你自己对于稳定性的要求很高,至少要选用KINGMAX这种级别的内存。

六、原厂内存条和兼容内存条

  在装机时大多数人都是选择兼容内存条,但现在兼容条与原厂内存价格相差不大大,越来越多的装机者开始选择原厂内存。因为:

 1、原厂内存一般采用6层PCB板,具有完整的电源层和地线层;而普通内存一般是4层PCB板,在稳定性上就有很大差距。

 2、原厂内存封装技术先进,如KingMax内存采用的是TinyBGA封装技术,从面积和电气性能上都是目前几种技术中最好的,应该是未来内存封装技术的新规范;普通内存采用TOSP封装技术。

 3、同在133MHZ下,一般的原厂内存都能在CAS=2的情况下运行,而普通内存大都只能工作在CAS=3的状态下支持133MHZ,这对整体性能提升有很大帮助。

 4、一般原厂内存都有SPD设置,而大多数普通内存不安装SPD芯片以节约成本,事实上内存SPD芯片保存内存信息,主板开机时自检时读取,并为内存设置最优化的工作方式,故品牌内存要比普通内存的性能高出许多。

 5、品牌内存的售后服务还是很有保证的,用户尽可以放心使用,一般普通内存的售后服务做的就不是很好,很多经销商都是在互相推诿,最终受损失的只有消费者自己了。
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Re:~~~浅谈内存~~~

三大绝招帮你精挑细选内存产品





第一招:内存颗粒最重要

   首先,颗粒本身品质的好坏对内存模组质量的影响几乎是举足轻重的 。一颗优秀的颗粒就像待嫁的姑娘一样必须具备“名门之后”和“身家清白”两点条件。

   所谓“出身名门” 就是必须是名牌大厂的内存颗粒。虽然使用名牌大厂的内存颗粒并不一定代表内存模组就是优秀,但采用不知名品牌的内存颗粒显然是不会有出色表现。目前知名的内存颗粒品牌有HY(现代)、Samsung(三星)、Winbond(华邦)、Infineon(英飞凌)、Micron(美光)等。在名牌大厂的FAB里,在严苛的条件(恒温、恒湿,不得断水、断电)下,经过长达数个月的物理、化学、光电反应后,一块合格的晶圆硅片才得以顺利诞生。然后经过严谨细密的高分子切割,只保留效能质量最好的中间精华部分。接着对这些优中选精的“精华”进行封装。接下来原厂会对封装好的颗粒进行严格的测试。在原厂测试中,测试设备按程序需进行完整的测试流程,耗时600~800秒,测试温度为-10~ +85摄氏度。这段测试流程可以很好地保证颗粒的兼容性(颗粒兼容性决定了内存的兼容性)和耐用性(颗粒耐用性决定了内存的超频能力和使用寿命)。由于芯片级测试设备是非常昂贵的,并且其寿命根据工作时间来计算,通常都以秒为单位。所以测试流程对于生产成本有很大影响。直到测试合格,颗粒才被允许被打上代表着质量和品质的原厂Mark。直到这里这颗“名门闺秀”才算正式诞生。

   而所谓“身家清白”就是要保证颗粒的标志和所代表的品质一致。因为一些不法商家常常将所谓OEM内存颗粒(来源于上文提到晶元硅片的边角料以及没有通过原厂测试的次级品颗粒)改换原厂标志冒充“名门闺秀”。我们通过仔细观察颗粒上原厂标志是否清晰、是否有磨过的痕迹来辨别真伪。

   其次,优质的配件也是优秀内存模组得以炼成的不可缺少的一个条件。“名门闺秀”只有配上有分量的嫁妆才可以“潇洒出阁”。优质的PCB板对于内存颗粒的影响,就类同于稳定可靠的主板相对于CPU的作用。

第二招:挑选优质PCB

   PCB乃优质内存的根本,我们应当尽量选择更多层数、更厚实的PCB电路板。其实Intel在很早的规范当中,就规定了内存条必须使用6层PCB制造,并且对PCB材质、层间距、敷铜厚度、线路布局参数等等加工工艺都有相应的严格要求。

   第二,PCB板上要有尽量多的贴片电阻和电容,尽量厚实的金手指。大家在选购主板的时候都会很在意贴片电阻和电容的数量多少和焊接工艺,同样优质内存模组在贴片电阻和电容的使用上也是丝毫不能懈怠的。

   金手指的镀金质量是一个重要的指标,以通常采用的化学沉金工艺,一般金层厚度在3~5微米,而优质内存的金层厚度可以达到6~10微米。较厚的金层不易磨损,并且可以提高触点的抗氧化能力,使用寿命更长。而最近市场上出现的“宇瞻金牌”内存竟然使用成本更高的电镀技术,使得金手指的金层厚度达到20微米。

第三招  品质源于优异的工艺

   焊接质量是内存制造很重要的一个因素。廉价的焊料和不合理的焊接工艺会产生大量的虚焊,在经过一段时间的使用之后,逐渐氧化的虚焊焊点就可能产生随机的故障。并且这种故障较难确认,所以一旦发生就会让人有吃了苍蝇的感觉。这种情况多在山寨厂里的“生产线”上生产出的内存上出现。Kingston(金士顿)、Apacer(宇瞻)、Transcend(创建)等知名第三方内存模组原厂(即本身并不生产内存颗粒,只进行后段封装测试的内存产商)都是采用百万美元级别的高速SMT机台,在电脑程序的控制下,高效科学地打造内存模组,可以有效的保持内存模组高品质的一贯性。此外第三方内存模组原厂推出的零售产品,都会有防静电的独立包装,以及完整的售后服务,消费者在选购这些产品的时候,可以少花一些精力,多一份放心。
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编辑 删除 发表时间:2006-10-9 23:49:39  IP: 已记录
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Re:~~~浅谈内存~~~

内存常用术语







适用类型

  根据内存条所应用的主机不同,内存产品也各自不同的特点。台式机内存是DIY市场内最为普遍的内存,价格也相对便宜。笔记本内存则对尺寸、稳定性、散热性方面有一定的要求,价格要高于台式机内存。而应用于服务器的内存则对稳定性以及内存纠错功能要求严格,同样稳定性也是着重强调的。

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台式机内存

  笔记本内存就是应用于笔记本电脑的内存产品,笔记本内存只是使用的环境与台式机内存不同,在工作原理方面并没有什么区别。只是因为笔记本电脑对内存的稳定性、体积、散热性方面的需求,笔记本内存在这几方面要优于台式机内存,价格方面也要高于台式机内存。

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笔记本内存

  笔记本诞生于台式机的486年代,在那个时代的笔记本电脑,所采用的内存各不相同,各种品牌的机型使用的内存千奇百怪,甚至同一机型的不同批次也有不同的内存,规格极其复杂,有的机器甚至使用PCMICA闪存卡来做内存。进入到台式机的586时代,笔记本厂商开始推广72针的SO DIMM标准笔记本内存,而市场上还同时存在着多种规格的笔记本内存,诸如:72针5伏的FPM;72针5伏的EDO;72针3.3伏的FPM;72针3.3伏的EDO。此几种类型的笔记本内存都已成为“古董”级的宝贝,早已在市场内消失了。在进入到“奔腾”时代,144针的3.3伏的EDO标准笔记本内存。在往后随着台式机内存中SDRAM的普及,笔记本内存也出现了144针的SDRAM。现在DDR的笔记本内存也在市面中较为普遍了,而在一些轻薄笔记本内,还有些机型使用与普通机型不同的Micro DIMM接口内存。

  对于多数的笔记本电脑都并没有配备单独的显存,而是采用内存共享的形式,内存要同时负担内存和显存的存储作用,因此内存对于笔记本电脑性能的影响很大。

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服务器内存

  服务器是企业信息系统的核心,因此对内存的可靠性非常敏感。服务器上运行着企业的关键业务,内存错误可能造成服务器错误并使数据永久丢失。因此服务器内存在可靠性方面的要求很高,所以服务器内存大多都带有Buffer(缓存器),Register(寄存器),ECC(错误纠正代码),以保证把错误发生可能性降到最低。服务器内存具有普通PC内存所不具备的高性能、高兼容性和高可靠性。

主频

  内存主频和CPU主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前市面上已推出的内存产品中最高能达到560MHz的主频,而较为主流的是333MHz和400MHz的DDR内存。

  大家知道,计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度,在石英晶片上加上电压,其就以正弦波的形式震动起来,这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来,这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器,因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的,也就是说内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。

  一般情况下内存的工作频率是和主板的外频相一致的,通过主板的调节CPU的外频也就调整了内存的实际工作频率。内存工作时有两种工作模式,一种是同步工作模式,此模式下内存的实际工作频率与CPU外频一致,这是大部分主板所采用的默认内存工作模式。另外一种是异步工作模式,这样允许内存的工作频率与CPU外频可存在一定差异,它可以让内存工作在高出或低于系统总线速度33MHz,又或者让内存和外频以3:4、4:5等,定比例的频率上。利用异步工作模式技术就可以避免以往超频而导致的内存瓶颈问题。

  举个例子:一块845E的主板最大只能支持DDR266内存,其主频是266MHz,这是DDR内存的等效频率,其实际工作频率是133MHz。在正常情况下(不进行超频),该主板上内存工作频率最高可以设置到DDR266的模式。但如果主板支持内存异步功能,那么就可以采用内存、外频频率以5:4的比例模式下工作,这样内存的工作频率就可以达到166MHz,此时主板就可以支持DDR333(等效频率333MHz,实际频率166MHz)了。

  目前的主板芯片组几乎都支持内存异步,英特尔公司从810系列到目前较新的875系列都支持,而威盛公司则从693芯片组以后全部都提供了此功能。

传输类型

  传输类型指内存所采用的内存类型,不同类型的内存传输类型各有差异,在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面都有不同。目前市场中主要有的内存类型有SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM三种,其中DDR SDRAM内存占据了市场的主流,而SDRAM内存规格已不再发展,处于被淘汰的行列。RDRAM则始终未成为市场的主流,只有部分芯片组支持,而这些芯片组也逐渐退出了市场,RDRAM前景并不被看好。

SDRAM

DDR

RDRAM

DDR2

接口类型

  接口类型是根据内存条金手指上导电触片的数量来划分的,金手指上的导电触片也习惯称为针脚数(Pin)。因为不同的内存采用的接口类型各不相同,而每种接口类型所采用的针脚数各不相同。笔记本内存一般采用144Pin、200Pin接口;台式机内存则基本使用168Pin和184Pin接口。对应于内存所采用的不同的针脚数,内存插槽类型也各不相同。目前台式机系统主要有SIMM、DIMM和RIMM三种类型的内存插槽,而笔记本内存插槽则是在SIMM和DIMM插槽基础上发展而来,基本原理并没有变化,只是在针脚数上略有改变。

金手指

  金手指(connecting finger)是内存条上与内存插槽之间的连接部件,所有的信号都是通过金手指进行传送的。金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。金手指实际上是在覆铜板上通过特殊工艺再覆上一层金,因为金的抗氧化性极强,而且传导性也很强。不过因为金昂贵的价格,目前较多的内存都采用镀锡来代替,从上个世纪90年代开始锡材料就开始普及,目前主板、内存和显卡等设备的“金手指”几乎都是采用的锡材料,只有部分高性能服务器/工作站的配件接触点才会继续采用镀金的做法,价格自然不菲。

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内存金手指

  内存处理单元的所有数据流、电子流正是通过金手指与内存插槽的接触与PC系统进行交换,是内存的输出输入端口,因此其制作工艺对于内存连接显得相当重要。

内存插槽

  最初的计算机系统通过单独的芯片安装内存,那时内存芯片都采用DIP(Dual ln-line Package,双列直插式封装)封装,DIP芯片是通过安装在插在总线插槽里的内存卡与系统连接,此时还没有正式的内存插槽。DIP芯片有个最大的问题就在于安装起来很麻烦,而且随着时间的增加,由于系统温度的反复变化,它会逐渐从插槽里偏移出来。随着每日频繁的计算机启动和关闭,芯片不断被加热和冷却,慢慢地芯片会偏离出插槽。最终导致接触不好,产生内存错误。

  早期还有另外一种方法是把内存芯片直接焊接在主板或扩展卡里,这样有效避免了DIP芯片偏离的问题,但无法再对内存容量进行扩展,而且如果一个芯片发生损坏,整个系统都将不能使用,只能重新焊接一个芯片或更换包含坏芯片的主板,此种方法付出的代价较大,也极为不方便。

  对于内存存储器,大多数现代的系统都已采用单内联内存模块(Single Inline Memory Module,SIMM)或双内联内存模块(Dual Inline Memory,DIMM)来替代单个内存芯片。这些小板卡插入到主板或内存卡上的特殊连接器里。

SIMM

DIMM

RIMM

容量

内存容量是指该内存条的存储容量,是内存条的关键性参数。内存容量以MB作为单位,可以简写为M。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256MB或512MB,64MB、128MB的内存已较少采用。

系统对内存的识别是以Byte(字节)为单位,每个字节由8位二进制数组成,即8bit(比特,也称“位”)。按照计算机的二进制方式,1Byte=8bit;1KB=1024Byte;1MB=1024KB;1GB=1024MB;1TB=1024GB。

系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和,内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定。不同主板芯片组可以支持的容量不同,比如Inlel的810和815系列芯片组最高支持512MB内存,多余的部分无法识别。目前多数芯片组可以支持到2GB以上的内存。此外主板内存插槽的数量也会对内存容量造成限制,比如使用128MB一条的内存,主板由两个内存插槽,最高可以使用256MB内存。因此在选择内存时要考虑主板内存插槽数量,并且可能需要考虑将来有升级的余地。

内存电压

  内存正常工作所需要的电压值,不同类型的内存电压也不同,但各自均有自己的规格,超出其规格,容易造成内存损坏。SDRAM内存一般工作电压都在3.3伏左右,上下浮动额度不超过0.3伏;DDR SDRAM内存一般工作电压都在2.5伏左右,上下浮动额度不超过0.2伏;而DDR2 SDRAM内存的工作电压一般在1.8V左右。具体到每种品牌、每种型号的内存,则要看厂家了,但都会遵循SDRAM内存3.3伏、DDR SDRAM内存2.5伏、DDR2 SDRAM内存1.8伏的基本要求,在允许的范围内浮动。

颗粒封装

  颗粒封装其实就是内存芯片所采用的封装技术类型,封装就是将内存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。

  随着光电、微电制造工艺技术的飞速发展,电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的方向发展,因此芯片元件的封装形式也不断得到改进。芯片的封装技术多种多样,有DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP等等,种类不下三十种,经历了从DIP、TSOP到BGA的发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革,性能日益先进,芯片面积与封装面积之比越来越接近,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,以及引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便。

DIP封装

TSOP封装

BGA封装

CSP封装

传输标准

  内存是计算机内部最为关键的部件之一,其有很严格的制造要求。而其中的传输标准则代表着对内存速度方面的标准。不同类型的内存,无论是SDRAM、DDR SDRAM,还是RDRAM都有不同的规格,每种规格的内存在速度上是各不相同的。传输标准是内存的规范,只有完全符合该规范才能说该内存采用了此传输标准。比如说传输标准PC3200内存,代表着此内存为工作频率200MHz,等效频率为400MHz的DDR内存,也就是常说的DDR400。

  传输标准术购买内存的首要选择条件之一,它代表着该内存的速度。目前市场中所有的内存传输标准有SDRAM的PC100、PC133;DDR SDRAM的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700;RDRAM的PC600、PC800和PC1066等。

SDRAM传输标准

DDR传输标准

DDR2传输标准

RDRAM传输标准

CL设置

  内存负责向CPU提供运算所需的原始数据,而目前CPU运行速度超过内存数据传输速度很多,因此很多情况下CPU都需要等待内存提供数据,这就是常说的“CPU等待时间”。内存传输速度越慢,CPU等待时间就会越长,系统整体性能受到的影响就越大。因此,快速的内存是有效提升CPU效率和整机性能的关键之一。

  在实际工作时,无论什么类型的内存,在数据被传输之前,传送方必须花费一定时间去等待传输请求的响应,通俗点说就是传输前传输双方必须要进行必要的通信,而这种就会造成传输的一定延迟时间。CL设置一定程度上反映出了该内存在CPU接到读取内存数据的指令后,到正式开始读取数据所需的等待时间。不难看出同频率的内存,CL设置低的更具有速度优势。

  上面只是给大家建立一个基本的CL概念,而实际上内存延迟的基本因素绝对不止这些。内存延迟时间有个专门的术语叫“Latency”。要形象的了解延迟,我们不妨把内存当成一个存储着数据的数组,或者一个EXCEL表格,要确定每个数据的位置,每个数据都是以行和列编排序号来标示,在确定了行、列序号之后该数据就唯一了。内存工作时,在要读取或写入某数据,内存控制芯片会先把数据的列地址传送过去,这个RAS信号(Row Address Strobe,行地址信号)就被激活,而在转化到行数据前,需要经过几个执行周期,然后接下来CAS信号(Column Address Strobe,列地址信号)被激活。在RAS信号和CAS信号之间的几个执行周期就是RAS-to-CAS延迟时间。在CAS信号被执行之后同样也需要几个执行周期。此执行周期在使用标准PC133的SDRAM大约是2到3个周期;而DDR RAM则是4到5个周期。在DDR中,真正的CAS延迟时间则是2到2.5个执行周期。RAS-to-CAS的时间则视技术而定,大约是5到7个周期,这也是延迟的基本因素。

  CL设置较低的内存具备更高的优势,这可以从总的延迟时间来表现。内存总的延迟时间有一个计算公式,总延迟时间=系统时钟周期×CL模式数+存取时间(tAC)。首先来了解一下存取时间(tAC)的概念,tAC是Access Time from CLK的缩写,是指最大CAS延迟时的最大数输入时钟,是以纳秒为单位的,与内存时钟周期是完全不同的概念,虽然都是以纳秒为单位。存取时间(tAC)代表着读取、写入的时间,而时钟频率则代表内存的速度。

  举个例子来计算一下总延迟时间,比如一条DDR333内存其存取时间为6ns,其内存时钟周期为6ns(DDR内存时钟周期=1X2/内存频率,DDR333内存频率为333,则可计算出其时钟周期为6ns)。我们在主板的BIOS中将其CL设置为2.5,则总的延迟时间=6ns X2.5+6ns=21ns,而如果CL设置为2,那么总的延迟时间=6ns X2+6ns=18 ns,就减少了3ns的时间。

  从总的延迟时间来看,CL值的大小起到了很关键的作用。所以对系统要求高和喜欢超频的用户通常喜欢购买CL值较低的内存。目前各内存颗粒厂商除了从提高内存时钟频率来提高DDR的性能之外,已经考虑通过更进一步的降低CAS延迟时间来提高内存性能。不同类型内存的典型CL值并不相同,例如目前典型DDR的CL值为2.5或者2,而大部分DDR2 533的延迟参数都是4或者5,少量高端DDR2的CL值可以达到3。

  不过,并不是说CL值越低性能就越好,因为其它的因素会影响这个数据。例如,新一代处理器的高速缓存较有效率,这表示处理器比较少地直接从内存读取数据。再者,列的数据会比较常被存取,所以RAS-to-CAS的发生几率也大,读取的时间也会增多。最后,有时会发生同时读取大量数据的情形,在这种情形下,相邻的内存数据会一次被读取出来,CAS延迟时间只会发生一次。

  选择购买内存时,最好选择同样CL设置的内存,因为不同速度的内存混插在系统内,系统会以较慢的速度来运行,也就是当CL2.5和CL2的内存同时插在主机内,系统会自动让两条内存都工作在CL2.5状态,造成资源浪费。

ECC校验

  ECC内存即纠错内存,简单的说,其具有发现错误,纠正错误的功能,一般多应用在高档台式电脑/服务器及图形工作站上,这将使整个电脑系统在工作时更趋于安全稳定。

  内存是一种电子器件,在其工作过程中难免会出现错误,而对于稳定性要求高的用户来说,内存错误可能会引起致命性的问题。内存错误根据其原因还可分为硬错误和软错误。硬件错误是由于硬件的损害或缺陷造成的,因此数据总是不正确,此类错误是无法纠正的;软错误是随机出现的,例如在内存附近突然出现电子干扰等因素都可能造成内存软错误的发生。

  为了能检测和纠正内存软错误,首先出现的是内存“奇偶校验”。内存中最小的单位是比特,也称为“位”,位有只有两种状态分别以1和0来标示,每8个连续的比特叫做一个字节(byte)。不带奇偶校验的内存每个字节只有8位,如果其某一位存储了错误的值,就会导致其存储的相应数据发生变化,进而导致应用程序发生错误。而奇偶校验就是在每一字节(8位)之外又增加了一位作为错误检测位。在某字节中存储数据之后,在其8个位上存储的数据是固定的,因为位只能有两种状态1或0,假设存储的数据用位标示为1、1、1、0、0、1、0、1,那么把每个位相加(1+1+1+0+0+1+0+1=5),结果是奇数。对于偶校验,校验位就定义为1,反之则为0;对于奇校验,则相反。当CPU读取存储的数据时,它会再次把前8位中存储的数据相加,计算结果是否与校验位相一致。从而一定程度上能检测出内存错误,奇偶校验只能检测出错误而无法对其进行修正,同时虽然双位同时发生错误的概率相当低,但奇偶校验却无法检测出双位错误。

  ECC(Error Checking and Correcting,错误检查和纠正)内存,它同样也是在数据位上额外的位存储一个用数据加密的代码。当数据被写入内存,相应的ECC代码与此同时也被保存下来。当重新读回刚才存储的数据时,保存下来的ECC代码就会和读数据时产生的ECC代码做比较。如果两个代码不相同,他们则会被解码,以确定数据中的那一位是不正确的。然后这一错误位会被抛弃,内存控制器则会释放出正确的数据。被纠正的数据很少会被放回内存。假如相同的错误数据再次被读出,则纠正过程再次被执行。重写数据会增加处理过程的开销,这样则会导致系统性能的明显降低。如果是随机事件而非内存的缺点产生的错误,则这一内存地址的错误数据会被再次写入的其他数据所取代。

  使用ECC校验的内存,会对系统的性能造成不小的影响,不过这种纠错对服务器等应用而言是十分重要的,带ECC校验的内存价格比普通内存要昂贵许多。

DDR2

DDR2的定义:

  DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。

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DDR2内存的频率

  此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

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DDR2与DDR的区别:

  在了解DDR2内存诸多新技术前,先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。

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1、延迟问题:

  从上表可以看出,在同等核心频率下,DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说,虽然DDR2和DDR一样,都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说,在同样100MHz的工作频率下,DDR的实际频率为200MHz,而DDR2则可以达到400MHz。

  这样也就出现了另一个问题:在同等工作频率的DDR和DDR2内存中,后者的内存延时要慢于前者。举例来说,DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟,而后者具有高一倍的带宽。实际上,DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽,它们都是3.2GB/s,但是DDR400的核心工作频率是200MHz,而DDR2-400的核心工作频率是100MHz,也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。

2、封装和发热量:

  

  DDR2内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力,而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下,DDR2可以获得更快的频率提升,突破标准DDR的400MHZ限制。

  DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式,这种封装形式可以很好的工作在200MHz上,当频率更高时,它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容,这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式,FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。

  DDR2内存采用1.8V电压,相对于DDR标准的2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量,这一点的变化是意义重大的。

DDR2采用的新技术:

  除了以上所说的区别外,DDR2还引入了三项新的技术,它们是OCD、ODT和Post CAS

  OCD(Off-Chip Driver):也就是所谓的离线驱动调整,DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性;通过控制电压来提高信号品质。

  ODT:ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率,终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低;终结电阻高,则数据线的信噪比高,但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻,这样可以保证最佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是DDR不能比拟的。

  Post CAS:它是为了提高DDR II内存的利用效率而设定的。在Post CAS操作中,CAS信号(读写/命令)能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期,CAS命令可以在附加延迟(Additive Latency)后面保持有效。原来的tRCD(RAS到CAS和延迟)被AL(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中进行设置。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期,因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。

  总的来说,DDR2采用了诸多的新技术,改善了DDR的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决。

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