网站建设与维护1997年,上海企业网站建设方案,网站推广优化淄博公司,大庆网站建设公司哪家好内存条的构造、原理及性能参数 一、内存条的构造1.1 外观结构1.1.1 芯片#xff1a;大脑1.1.2 PCB板#xff1a;骨架1.1.3 金手指#xff1a;接口1.1.4 电容电阻#xff1a;稳压、稳流1.1.5 防呆缺口#xff1a;防错 1.2 内部层次结构 二、内存条的工作原理2.1 数据的“搬… 内存条的构造、原理及性能参数 一、内存条的构造1.1 外观结构1.1.1 芯片大脑1.1.2 PCB板骨架1.1.3 金手指接口1.1.4 电容电阻稳压、稳流1.1.5 防呆缺口防错 1.2 内部层次结构 二、内存条的工作原理2.1 数据的“搬家”过程2.2 内存的“寻址”机制2.3 内存的“读写”操作 三、内存条的性能参数3.1 容量3.2 频率3.3 带宽3.4 时序3.5 双通道与多通道技术 四、内存条的发展趋势 内存条是电脑中用来暂时存储和访问数据的部件。它就像是一个“飞毛腿快递小哥”快速、准确地把数据从大仓库“硬盘”送到用户CPU手中。假如没有内存就算CPU跑冒烟电脑也快不起来。 现在的内存条容量普遍比较大动不动十好几G所以被诅咒的时候少了。想当年在那个256MB、512MB的年代打开个大一点儿的程序经常会卡得你痛不欲生。 今天就说说内存条的构造和原理。 一、内存条的构造
1.1 外观结构
1.1.1 芯片大脑
内存条的核心就是存储芯片Chip也就是我们常说的“内存颗粒”它们是真正保存数据的地方。 内存条的性能、速度和容量都是由内存芯片决定的。 这些芯片一般采用TSOPThin Small Outline Package薄型小尺寸封装或BGABall Grid Array球栅阵列封装不同封装的内存条在性能和安装方式上也有所不同。 每个芯片内部包含多个Bank存储单元每个Bank又细分为许多Row行和Column列形成二维矩阵式的排列方式。
1.1.2 PCB板骨架
PCB板印制电路板Printed Circuit Board就是内存条的电路板像“骨架”一样承载所有组件并连接着各个芯片确保数据能够在芯片之间流畅传输。 PCB板多数都是绿色的也就是复合树脂板采用了多层设计一般为四层或六层。 PCB板上布满了错综复杂的线路和元件这些线路和元件的设计都经过精心计算以确保数据传输的准确性和稳定性。
1.1.3 金手指接口
金手指就是内存条边上一排金色手指形的触点直接与主板上的插槽连接。金手指一般采用镀金工艺以提高导电性能和抗氧化能力。 当内存条插入主板插槽时金手指与插槽内的触点紧密接触实现数据的传输和交换。
1.1.4 电容电阻稳压、稳流
在内存条上有许多附加的电容和电阻采用的是贴片元件以C代表电容R代表电阻。 电容作为电源滤波器能够稳定内存模块的电压和电流。一般来说电容越大则内存模块的电压波动越小内存稳定性就会更好。但是电容越大也会导致内存访问时延加大降低内存条带宽。 电阻主要起限流和稳压作用。当内存条工作时电流会在电路中产生波动这时电阻就能够限制电流的大小避免电路中的元器件受到过大的冲击而损坏。同时电阻还能稳定电压确保内存条在稳定的工作环境下运行。
1.1.5 防呆缺口防错
防呆缺口就是防止内存条插反的小缺口有了它插反了插不进去。
1.2 内部层次结构
内存条内部遵循着严格的分层架构Channel(内存通道) - DIMM(内存条) - Rank(面) - Chip(内存颗粒) - Bank(颗粒层) - Cell(存储单元row/column由行列两个数值决定) 这一序列反映了从宏观到微观的数据组织形式具体说明如下
Channel(内存通道)指的是CPU与内存之间的数据传输通道参见《跑道加一条速度翻一倍内存通道的提速秘密》DIMM(内存条)代表物理内存条本身Rank(面)表示内存条的两个面即正面、反面两面都分布有存储芯片Chip(内存颗粒)即前文提到的存储芯片Bank(颗粒层)是每个芯片内部分割出来的逻辑分区它是分片的Cell(存储单元)最后到达的具体存储单元由行列地址定位。
二、内存条的工作原理
内存条的工作原理简单来说就是把数据从一个地方“搬”到另一个地方。但这个“搬”的过程可远比我们想象中的复杂得多。
2.1 数据的“搬家”过程
当你打开一个程序或文件时数据会从硬盘这个“大仓库”里被读取出来然后通过内存条这个“中转站”被传输到CPU这个“处理中心”进行处理。处理完成后数据再被传回内存条或硬盘进行存储。在这个过程中内存条就像是一个“高速通道”让数据能够迅速地在硬盘、CPU之间传输。
2.2 内存的“寻址”机制
要想让数据在内存条里“找到家”就得靠内存的“寻址”机制。每个存储在内存条里的数据都有一个唯一的地址就像是我们每个人的身份证号码一样。 当CPU需要访问某个数据时会通过地址总线把数据的地址发送给内存控制器Memory Controller后者会通过内部的“寻址电路”找到对应的数据然后通过数据总线把数据发送给CPU。 具体的寻址过程是内存控制器根据地址将命令转发给相应的DIMM。接着DIMM内部的Rank会选择合适的Chip进而激活对应的Bank最终完成对特定Row和Column组合所指向的Cell存储单元的操作。 为了准确无误地找到所需信息内存采用了复杂的寻址机制
Rank选择通过寻址信号确定哪个面Bank地址BA0-BAx决定具体在哪一层行选RAS#表示接收的是行地址列选CAS#表示接收的是列地址地址线A0-Ax用于指定确切的行列坐标数据总线DQ0-DQ63负责实际的数据传输一次最多可携带64bit的数据量。
需要注意的是由于电脑的内存条都是用电容来存储数据而电容存在漏电现象为了保持数据完整性必须定期进行刷新操作也就是要给电容充电。
2.3 内存的“读写”操作
内存的“读写”操作就像是我们在图书馆里借书和还书一样。当我们需要读取某个数据时内存条就会像图书馆管理员一样根据我们提供的地址找到对应的数据并“借”给我们读取操作。当我们处理完数据后再把数据“还”给内存条写入操作。内存的读写速度非常快一般都是以纳秒ns为单位来衡量的。
三、内存条的性能参数
了解了内存条的构造和工作原理后我们再来看看它的性能参数。这些参数就像是内存条的“成绩单”能够直观地反映出它的性能优劣。
3.1 容量
内存容量Capacity顾名思义就是内存条能够存储的数据量。一般来说内存容量越大电脑的运行速度就越快因为可以同时处理的数据就越多。但是并不是说内存容量越大就一定越好因为还需要考虑其他因素比如内存的频率、时序等。
3.2 频率
内存频率Memory Frequency指内存所能达到的最高工作频率。频率越高数据传输速度就越快。常见的内存频率有100MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz、233MHz、266MHz等。一般来说相同容量的内存条频率越高价格就越贵。 关于内存频率里面是有猫腻的比如DDR4 2400频率难不成是2400MHz其实根本没有那么大真实的频率只有150MHz。关于这个问题老金后面会专门写篇文章。
3.3 带宽
内存带宽Memory Bandwidth就是内存条每秒钟能够传输的最大数据量。带宽越大数据传输的速度就越快。 内存频率和带宽都是反映存取数据快慢的指标。内存带宽的计算公式是带宽频率×位宽/8。 位宽是一个时钟周期内所能传送数据的位数以bit为单位所以需要除以8转换成字节。因此在选择内存条时除了考虑频率外还需要关注它的位宽。 还是以DDR4 2400为例频率为150MHz位宽为1024bit则带宽为 150 M H z × 1024 b i t 8 19.2 G B \frac{150MHz\times1024bit}{8}19.2GB 8150MHz×1024bit19.2GB 这个19.2GB就是你能查到的DDR4 2400的带宽。 实际上这个带宽也有水分因为频率单位的换算关系是1000而字节的换算单位是1024上面的19.2GB是实际上是用1000作为换算单位的即它的计算过程是这样的 150 M H z × 1024 b i t 8 150 × 1 0 6 H z × 1024 b i t 8 B 150 × 1 0 6 H z × 1024 b i t 8 × 1 0 9 G B 19.2 G B \begin{align*} \frac{150MHz\times1024bit}{8}\frac{150\times10^6Hz\times1024bit}{8} B\\ \frac{150\times10^6Hz\times1024bit}{8\times10^9} GB\\ 19.2GB \end{align*} 8150MHz×1024bit8150×106Hz×1024bitB8×109150×106Hz×1024bitGB19.2GB 严格来讲应该这样算 150 M H z × 1024 b i t 8 150 × 1 0 6 H z × 1024 b i t 8 B 150 × 1 0 6 H z × 1024 b i t 8 × 102 4 3 G B 17.9 G B \begin{align*} \frac{150MHz\times1024bit}{8}\frac{150\times10^6Hz\times1024bit}{8} B\\ \frac{150\times10^6Hz\times1024bit}{8\times1024^3} GB\\ 17.9GB \end{align*} 8150MHz×1024bit8150×106Hz×1024bitB8×10243150×106Hz×1024bitGB17.9GB
3.4 时序
内存时序Memory Timings是内存条的一个重要参数它表示内存条在接收到读写指令后到完成读写操作所需要的时间。时序越小内存的响应时间就越短性能也就越好。但是时序的降低往往会带来功耗的增加和稳定性的下降所以需要在性能和稳定性之间找到一个平衡点。
3.5 双通道与多通道技术
为了进一步提高带宽利用率现代主板普遍支持双通道乃至四通道模式。在这种情况下每一对DIMM都可以被视为一个独立的传输通道从而显著增强了系统的吞吐能力。此外某些高端服务器还会配备ECC校验功能有效降低了数据传输错误的概率。
四、内存条的发展趋势
近年来随着硬件制造工艺不断进步内存领域也涌现出一批令人瞩目的新技术
HBMHigh Bandwidth Memory高带宽内存直接安装在GPU旁边大幅缩短了二者之间的物理距离实现了前所未有的数据传输速率。GDDRGraphics Double Data Rate专为图形渲染设计的高性能显存拥有更高的频率和更低的延迟广泛应用于游戏显卡和专业工作站。3D XPoint英特尔推出的非易失性存储介质结合了闪存和传统DRAM的优点提供了接近DRAM的速度和持久化特性。
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