第 4 章 内存

1. 第4章内存 • 本课要点 • 具体要求 • 本章导读

2. 本课要点 • 内存的分类 • 内存的封装方式 • 内存的性能指标 • 内存选购指南

3. 具体要求 • 了解内存的外观 • 掌握内存的分类 • 了解内存的封装方式 • 掌握内存的性能指标 • 掌握内存的选购

4. 本章导读 • 内存是计算机运行的核心组件之一，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存对系统的性能和稳定有着非常大的影响。本课将介绍内存的相关知识，包括内存的作用、内存的外观、内存的种类、内存芯片的封装方式对内存性能的影响以及影响内存性能的指标，最后将介绍如何选购内存。

5. 4.1 内 存 简 介 • 内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

6. 4.1 内 存 简 介 • 4.1.1 内存的作用 • 4.1.2 内存的外观 • 4.1.3 内存的分类 • 4.1.4 内存芯片的封装方式

7. 4.1.1 内存的作用 • 内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。

8. 4.1.2 内存的外观 • 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。 • 内存的几个重要组成部分的作用如下所述。 • 内存芯片：是内存中最重要的元件，用于临时存储数据。 • 电路板：用于承载和焊接内存芯片的PCB板。 • 金手指：是内存与主板进行连接的“通道”。 • 内存卡槽：用于将内存固定在内存插槽中。 • 内存缺口：与内存插槽中的防凸起设计配对，防止内存错误插入。

9. 内存的外观

10. 4.1.3 内存的分类 • 内存可以按照读写方式的不同和工作方式的不同进行分类。

11. 4.1.3 内存的分类 • 1. 按读写方式 • 2. 按工作方式

12. 1. 按读写方式 • 按照内存的工作原理可将内存分为RAM和ROM两类。

13. 1）RAM（Random Access Memory，随机存取存储器） • RAM可以分为两种，一种是Dynamic RAM（DRAM，动态随机存取存储器），它具有集成度高、结构简单、功耗低以及生产成本低等特点，主要应用在计算机的主存储器中，如内存和显示内存（显存）；另—种是Static RAM（SRAM，静态随机存取存储器），其结构相对较复杂、造价高、速度快，所以—般SRAM多应用于高速小容量存储器中，如Cache。在RAM中存储的内容可通过指令随机读写访问，但是RAM中存储的数据在断电时会丢失，因而只能在运行时存储数据。

14. 2）ROM（Read Only Memory，只读存储器） • ROM的特点是价格高、容量小，而且一般只能从中读取信息而不能写入信息。但是ROM保存的数据在断电后可保持不变，因此多用于存放一次性写入的程序或数据，如用于存储主板和显卡BIOS芯片的相关信息。

15. 2. 按工作方式 • 根据内存的工作方式，可将内存分为FPM RAM，EDO RAM，SDRAM和DDR SDRAM等几种。

16. 1）FPM RAM（快页模式存储器） • FPM RAM全称为Fast Page Mode RAM，是在早期的个人计算机中使用最广泛的内存，它在三个时钟周期才传送一次数据，因此性能较低。现在这种内存已经被市场淘汰。

17. 2）EDO RAM（扩展数据输出存储器） • EDO RAM全称为Extended Data Out RAM，是486时代以及早期的Pentium个人计算机中常用的一种内存，它的运行速度比FPM RAM快，可在两个时钟周期就传送一次数据，使存取速度提高30％，大大提高了计算机的运行效率。不过这种内存现在已经被淘汰。

18. 3）SDRAM（同步动态随机存储器） • SDRAM（Synchronous Dynamic RAM）采用一种双存储体结构，它的工作频率与CPU的外频一样。SDRAM内存的规格有PC 100，PC 133和PC 150等，其中的数字表示内存工作的时钟频率。SDRAM内存一般按照其工作频率来命名，SDRAM除了作为内存存储芯片外还可以作为显卡的存储芯片。SDRAM在目前的零售市场中几乎难以看到，更多时候出现在二手市场。

19. SDRAM内存

20. 4）DDR SDRAM（双倍速率同步动态随机存储器） • DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）是在SDRAM内存的基础上发展而来的，一般简称为DDR，其传输速率是同频率SDRAM内存传输速率的两倍。SDRAM内存在每个时钟周期的上升沿传送一次数据，而DDR SDRAM则在时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，这样不需要提升时钟的频率就能成倍地提高SDRAM的存取速度。

21. 4）DDR SDRAM（双倍速率同步动态随机存储器） • DDR SDRAM采用并行数据总线传输方式，其位宽为64bit，工作时的电压为2.5V。DDR SDRAM内存具有184pin，而SDRAM却只有168pin，多出的管线主要包含了新的阀门控制、时钟、电源和接地等信号装置。DDR SDRAM都是以内存芯片的工作频率来命名的。如DDR 400表示该内存芯片的工作频率为200MHz，由于DDR在时钟周期的上升沿和下降沿都传送数据，因此该内存的实际工作频率为400MHz，于是被称为DDR 400。现在市场的主流就是DDR 400内存。

22. DDR SDRAM内存

23. 5）DDR2内存 • DDR2内存是在DDR SDRAM的基础上发展而来，其最低工作频率为400MHz，还有更高的工作频率，如533MHz，667MHz，800MHz和1000MHz等。DDR2内存采用了240pin的FBGA封装，采用较先进的0.13µm生产工艺，工作电压为1.8V。DDR2拥有4到8路脉冲的宽度，并融入了CAS，OCD和ODT等新性能指标和中断指令，还提供了4位、8位512MB内存1KB的寻址设置，以及16位512MB内存2KB的寻址设置，此外还包括了4位预取数性能。

24. DDR2内存

25. 6）RDRAM • RDRAM全称为Rambus DRAM，它是由Rambus公司开发的，是一种具有独特的系统带宽、芯片和芯片接口的新型DRAM。它可以工作在很高的频率下，同时在时钟周期的上升沿和下降沿传输数据。 • RDRAM需要专用的RIMM插槽和芯片组的支持，而且要求RIMM插槽必须全部插满，否则空余的插槽需插上专用的RDRAM终结器。RDRAM内存在单通道时，800MHz的RDRAM带宽为1.6GB/s；若是两个通道同时工作，带宽则可为3.2GB/s；若4个通道同时工作，带宽则提升为6.4GB/s。

26. RDRAM内存

27. 4.1.4 内存芯片的封装方式 • 内存主要由内存芯片和电路板两部分组成，并通过集成电路封装技术将其组成为一根完整的内存条，这种集成电路封装技术就是内存芯片的封装技术。封装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，并且芯片上的焊接点用导线连接到封装外壳的导线上，这些导线又通过印刷电路板上的导线与其他部件建立连接。内存芯片的封装方式可分为以下几类。

28. 4.1.4 内存芯片的封装方式 • 1. SOJ封装 • 2. TSOP封装 • 3. Tiny-BGA封装 • 4. BLP封装 • 5. CSP封装

29. 1. SOJ封装 • SOJ（Small Out-Line J-Lead，小尺寸J形引脚封装）是一种较老的封装方式，该封装方式是指内存芯片的两边有一排小的J形引脚，直接附着在印刷电路板的表面。SOJ封装一般用在EDO RAM内存上，现在一般很少采用这种封装方式了。

30. 2. TSOP封装 • TSOP（Thin Small Out-Line Package，薄形小尺寸封装）是大部分SDRAM内存芯片采用的一种封装方式，TSOP封装厚度只有SOJ封装的1/3。TSOP封装在外观上较轻薄，它在封装芯片的周围做出引脚，直接焊在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。

31. SOJ封装方式的内存芯片和TSOP封装方式的内存芯片SOJ封装方式的内存芯片和TSOP封装方式的内存芯片

32. 3. Tiny-BGA封装 • Tiny-BGA（Tiny Ball Grid Array，小型球栅阵列封装）是Kingmax的专用内存芯片封装技术，可将它视为超小型的BGA封装，使用这种封装方式能减小芯片和整个内存的PCB板面积。Tiny-BGA封装的电路连接与传统方式不同，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板上的，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。

33. 4. BLP封装 • BLP（Bottom Lead Package，底部引脚封装）封装方式是新一代的封装技术，它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，其优点是能节省大约90%的电路，因此大大节约了封装成本，同时使封装尺寸及芯片表面温度大幅下降。与传统的TSOP封装相比，BLP封装的内存颗粒明显要小很多。BLP封装与Kingmax内存的Tiny-BGA封装相似，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。

34. 内存芯片

35. 5.CSP封装 • CSP（Chip Scale Package，芯片型封装）封装方式是在Tiny-BGA基础上发展而来的。CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1：0.14，这样内存可以装入更多的芯片，从而增大单位容量。与Tiny-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，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Tiny-BGA封装快15%~20%。

36. CSP封装方式的内存芯片

37. 4.2 内存的性能指标 • 在选购内存时，不应该只从内存的表面进行辨识，要深入地了解内存的各种特性，内存的性能指标是反映内存性能的重要参数。

38. 4.2 内存的性能指标 • 4.2.1 容量 • 4.2.2 工作电压 • 4.2.3 tAC（存取时间） • 4.2.4 运行频率 • 4.2.5 延迟 • 4.2.6 ECC校验 • 4.2.7 数据位宽度和带宽

39. 4.2.1 容量 • 内存容量表示内存可以存放数据的空间大小，其单位有B，KB，MB和GB等，在286、386和486时代的内存都以KB为单位，通常只有几KB或者几十KB。目前内存大多以MB为单位，市面上常见的内存容量规格为单条128MB，256MB和512MB，也有1GB或2GB的内存。

40. 4.2.2 工作电压 • 内存工作时，必须不间断地进行供电，否则将不能保存数据。内存能稳定工作时的电压叫做内存工作电压。SDRAM内存的工作电压为3.3V，DDR SDRAM内存的工作电压为2.5V。

41. 4.2.3 tAC（存取时间） • tAC是指当CAS延迟为最大值时的输入时钟值。SDRAM内存PC 100规范规定，当CL=3时，tAC不大于6ns，并且还规定某些特殊的内存编号的尾数即为这个值。大多数SDRAM芯片的存取时间为5ns，6ns，7ns，8ns或10ns，而DDR SDRAM芯片的存取时间为5ns，6ns或7ns。

42. 4.2.4 运行频率 • 内存的运行频率以MHz为单位，该数字越小则内存芯片的运行频率就越高。

43. 4.2.5 延迟 • 延迟CL全称为CAS Latency，其中CAS为Column Address Strobe（列地址控制器），它是指纵向地址脉冲的反应时间，是在同一频率下衡量内存好坏的标志。 • 目前DDR 266/333内存的CL值有2.5和2.0两种，而DDR 400内存的CL值则有2.5和3两种。以DDR 333内存为例，当CL的值为2.5时，tCK的数值要小于6ns、tAC要小于4ns。对于同一个内存条，当其CL值设置为不同数值时，其tCK值就可能不同，其稳定性与性能都不同。总延迟时间的计算公式为：总延迟时间＝系统时钟周期×CL＋存取时间（tAC），如果将DDR 333的CL值设为2时，则总延迟时间=6ns×2＋4ns＝16ns。

44. 4.2.6 ECC校验 • ECC校验是一种内存校验技术，目前已被广泛应用于各种服务器和工作站上。ECC校验采用与传统奇偶校验（Parity）类似的检测错误的方法，与传统的奇偶校验又有区别：传统的奇偶校验只能检测出错误的所在，却不能纠正，而ECC校验不但可以检测出错误，还可以纠正错误。ECC校验的纠错功能为服务器和工作站的稳定运行提供了有利条件，这样系统在不中断和不破坏数据传输的情况下可继续运行，可以让系统“感觉”不到错误。

45. 4.2.7 数据位宽度和带宽 • 数据位宽度是指内存在一个时钟周期内可以传送的数据的长度，单位为bit；内存带宽则是指内存的数据传输速率，如DDR 333内存的数据传输速率为2100MB/s。

46. 4.3 内存选购指南 • 内存性能的好坏关系着计算机工作的稳定性，因此选购内存时，除了需要考虑内存的容量外，还要考虑内存的质量。

47. 4.3 内存选购指南 • 4.3.1 知识讲解 • 4.3.2 典型案例

48. 4.3.1 知识讲解 • 在选购内存时一般需要注意以下一些问题。

49. 4.3.1 知识讲解 • 1. 符合主板上的内存插槽要求 • 2. 注意内存的做工 • 3. 速度的选择 • 4. 注意内存的品牌

50. 1. 符合主板上的内存插槽要求 • 不同的主板支持不同的内存，目前主板市场的主流是DDR内存，因此在购买计算机时应该选购DDR内存。如果是升级计算机，就应该先查明主板是支持SDRAM内存还是DDR内存，以及主板所支持内存的最大容量。