大黄蜇虫丸副作用:内存知识

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 12:29:09




  内存,或内存储器,又称为主存储器,是关系到计算机运行性能高低的关键部件之一,无疑是非常重要的。为了加快系统的速度,提高系统的整体性能,我们看到,计算机中配置的内存数量越来越大,而内存的种类也越来越多。

内存新技术及选购

计算机指令的存取时间主要取决于内存。对于现今的大多数计算机系统,内存的存取时间都是一个主要的制约系统性能提高的因素。因此在判断某一系统的性能时,就不能单凭内存数量的大小,还要看一看其所用内存的种类,工作速度。

有关内存的名词
关于内存的名词众多。为了便于读者查阅,下面集中进行介绍。
ROM:只读存储器
RAM(Random Access Memory):随机存储器
DRAM(Dynamic RAM):动态随机存储器
PM RAM(Page Mode RAM):页模式随机存储器(即普通内存)
FPM RAM(Fast Page Mode RAM):快速页模式随机存储器
EDO RAM(Extended Data Output RAM)扩充数据输出随机存储器
BEDO RAM(Burst Extended Data Output RAM):突发扩充数据输出随机存储器
SDRAM(Sychronous Dynamic RAM):同步动态随机存储器
SRAM(Static RAM):静态随机存储器
Async SRAM(Asynchronous Static RAM):异步静态随机存储器
Sync Burst SRAM(Synchronous Burst Stacic RAM):同步突发静态随机存储器
PB SRAM(Pipelined Burst SRAM):管道(流水线)突发静态随机存储器
Cache:高速缓存
L2 Cache(Level 2 Cache):二级高速缓存(通常由SRAM组成)
VRAM(Video RAM):视频随机存储器
CVRAM(Cached Vedio RAM):缓存型视频随机存储器
SVRAM(Synchronous VRAM):同步视频随机存储器
CDRAM(Cached DRAM):缓存型动态随机存储器
EDRAM(Enhanced DRAM):增强型动态随机存储器

各种内存及技术特点
DRAM 动态随机存储器
DRAM主要用作主存储器。长期以来,我们所用的动态随机存储器都是PMRAM,稍晚些的为FPM RAM。为了跟上CPU越来越快的速度,一些新类型的主存储器被研制出来。它们是EDORAM、BEDO RAM、SDRAM等。
DRAM芯片设计得象一个二进制位的矩阵,每一个位有一个行地址一个列地址。内存控制器要给出芯片地址才能从芯片中读出指定位的数据。一个标明为70ns的芯片要用70ns的时间读出一个位的数据。并且还要用额外的时间从CPU得到地址信息设置下一条指令。芯片制作技术的不断进步使这种处理效率越来越高。

FPM RAM 快速页模式随机存储器
这里的所谓“页”,指的是DRAM芯片中存储阵列上的2048位片断。FPMRAM是最早的随机存储器,在过去一直是主流PC机的标准配置,以前我们在谈论内存速度时所说的“杠7”,“杠6”,指的即是其存取时间为70ns,60ns。60ns的FPMRAM可用于总线速度为66MHz(兆赫兹)的奔腾系统(CPU主频为100,133,166和200MHz)。
快速页模式的内存常用于视频卡,通常我们也叫它“DRAM”。其中一种经过特殊设计的内存的存取时间仅为48ns,这时我们就叫它VRAM。这种经过特殊设计的内存具有“双口”,其中一个端口可直接被CPU存取,而另一个端口可独立地被RAM“直接存取通道”存取,这样存储器的“直接存取通道”不必等待CPU完成存取就可同时工作,从而比一般的DRAM要快些。

EDO RAM 扩充数据输出随机存储器
在DRAM芯片之中,除存储单元之外,还有一些附加逻辑电路,现在,人们已注意到RAM芯片的附加逻辑电路,通过增加少量的额外逻辑电路,可以提高在单位时间内的数据流量,即所谓的增加带宽。EDO正是在这个方面作出的尝试。扩展数据输出(Extendeddata out——EDO,有时也称为超页模式——hyper-page-mode)DRAM,和突发式EDO(BustEDO-BEDO)DRAM是两种基于页模式内存的内存技术。EDO大约1996年被引入主流PC机,从那以后成为许多系统厂商的主要内存选择。BEDO相对更新一些,对市场的吸引还未能达到EDO的水平。
EDO的工作方式颇类似于FPM DRAM,EDO还具有比FPM DRAM更快的理想化突发式读周期时钟安排。这使得在66MHz总线上从DRAM中读取一组由四个元素组成的数据块时能节省3个时钟周期。

BEDO RAM 突发扩充数据输出随机存储器
BEDO RAM,就像其名字一样,是在一个“突发动作”中读取数据,这就是说在提供了内存地址后,CPU假定其后的数据地址,并自动把它们预取出来。这样,在读下三个数据中的每一个数据时,只用仅仅一个时钟周期,CPU能够以突发模式读数据(采用52nsBEDO和66MHz总线),这种方式下指令的传送速度就大大提高,处理器的指令队列就能有效地填满。现今这种RAM只被VIA芯片组580VP,590VP,860VP支持。这种真正快速的BEDORAM也是有缺陷的,这就是它无法与频率高于66MHz的总线相匹配。

SDRAM 同步动态随机存储器
SDRAM 可以说是最有前途的一种内部存储器,当前这种RAM很受欢迎。目前市面上的绝大多数奔腾级主板和PentiumⅡ主板都支持这种内存。就像这种内存的名字所表明的,这种RAM可以使所有的输入输出信号保持与系统时钟同步。而在不久以前,这只有SRAM才能办到。
SDRAM与系统时钟同步,采用管道处理方式,当指定一个特定的地址,SDRAM就可读出多个数据,即实现突发传送。
具体来说,第一步,指定地址;第二步,把数据从存储地址传到输出电路;第三步,输出数据到外部。关键是以上三个步骤是各自独立进行的,且与CPU同步,而以往的内存只有从头到尾执行完这三个步骤才能输出数据。这就是SDRAM高速的秘诀。SDRAM的读写周期为10至15ns。
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的同时,另一个已准备好读写数据。通过两个存储阵列的紧密切换,读取效率得到成倍提高。1996年推出的SDRAM最高速度可达100MHz,与中档Pentium同步,存储时间短达5~8ns,可将Pentium系统性能提高140%,与Pentium100、133、166等每一档次只能提高性能百分之几十的CPU相比,换用SDRAM似乎是更明智的升级策略。目前市场上的奔腾级以上的主板几乎都支持SDRAM。
SDRAM不仅可用作主存,在显示卡专用内存方面也有广泛应用。对显示卡来说,数据带宽越宽,同时处理的数据就越多,显示的信息就越多,显示质量也就越高。以前用一种可同时进行读写的双端口视频内存(VRAM)来提高带宽,但这种内存成本高,应用受到很大限制。因此在一般显示卡上,廉价的DRAM和高效的EDODRAM应用很广。但随着64位显示卡的上市,带宽已扩大到EDODRAM所能达到的带宽的极限,要达到更高的1600×1200的分辨率,而又尽量降低成本,就只能采用频率达66MHz、高带宽的SDRAM了。
SDRAM也将应用于共享内存结构(UMA),一种集成主存和显示内存的结构。这种结构在很大程度上降低了系统成本,因为许多高性能显示卡价格高昂,就是因为其专用显示内存成本极高,而UMA技术将利用主存作显示内存,不再需要增加专门显示内存,因而降低了成本。

SRAM Statu RAM 静态随机存储器
按产生时间和工作方式来分,静态随机存储器也分为异步和同步。在一定的纳米制造技术下,SRAM容量比其他类型内存低,这是因为SRAM需要用更多的晶体管存储一个位(bit),因而造价也贵得多。静态随机存储器多用于二级高速缓存(Level2 Cache)。
1. Async SRAM 异步静态随机存储器
自从第一个带有二级高速缓存(Cache)的386计算机出现以来,这种老型号的属于“CacheRAM(缓存型随机存储器)”类型的内存就开始应用了。异步静态随机存储器比DRAM快些,并依赖于CPU的时钟,其存取速度有12ns、15ns和18ns三种,值越小,表示存取数据的速度越快。但在存取数据时,它还没有快到能够与CPU保持同步,CPU必须等待以匹配其速度。
2. Sync Burst SRAM同步突发静态随机存储器
在计算机界存在这样的争论:Sync Burst SRAM 和FB SRAM谁更快些?诚然,在总线速度为66MHz的系统上,Sync Burst SRAM确实是最快的,但当总线速度超过66MHz时(比如Cyrix公司的6x86p200+型号),Syncburst SRAM就超负荷了,大大低于PB SRAM 传输速度。因此用现行的Pentium主板(总线速度为66MHz),我们应该采用SyncBurst SRAM,这样效率最高、速度最快。但目前的问题是:生产支持SyncBurst SRAM的主板供应商很少,所以能支持Sync Burst SRAM的主板的价格都很高。
3. PB SRAM 管道突发静态随机存储器
管道(Pipeline,或流水线)的意思是:通过使用输入输出寄存器,一个SRAM可以形成像“管道”那样的数据流水线传输模式。在装载填充寄存器时,虽然需要一个额外的启动周期,但寄存器一经装载,就可产生这样的作用:在用现行的地址提供数据的同时能提前存取下一地址。在总线速度为75MHz和高于75MHz时,这种内存是最快的缓存型随机存储器(CacheRAM)。实际上,PB SRAM可以匹配总线速度高达133MHz的系统。同时,在较慢的系统中,PBSRAM也并不比Sync Burst SRAM慢多少。
应用PB SRAM,可达到4.5到8ns的“地址-数据”时间。

L2 Cache 二级高速缓存
现今解决CPU与主内存之间的速度匹配的主要方法是在CPU与DRAM间加上基于SRAM的二级高速缓存,这种内存系统可以承担85%的内存请求,而不需CPU增加额外的等待周期。
在用DOS、Windows3.1、Windows3.2和WFW3.11(Windows for Workgroups)作为主要的操作系统时,确实没有必要设置高于256KB的L2Cache。但自从Windows95操作系统推出以来,经测试,在系统的RAM只有16MB时,设置512KB的缓存比256KB的缓存更能大大提高系统的性能。
再者,应用多媒体软件日益普遍,而以前的系统不能缓存大多数图形和视频信息,这使得CPU不断地与速度较慢的主内存打交道,降低了系统的性能,而增加CPU的二级高速缓存就能解决这个问题。
目前,人们越来越倾向应用32位的操作系统。在多任务的操作系统中,增加L2Cache直到2MB都具有实际意义,能够增强系统性能,这是因为应用程序越来越大,并且越来越多的程序在同一时间运行,当CPU在多任务之间切换时,如果Cache没有足够大的空间来装入所有被执行代码,就必须从速度非常慢的主内存器获得它所需的信息,多任务操作系统就不能充分发挥其作用。因此,在应用现代的操作系统时,在系统装入512KB的L2Cachee是计算机系统发展的需要。
基于以下特点,Sync Burst SRAM比Async SRAM更适合作二级高速缓存:
(1)同步于系统时钟
(2)突发能力
(3)管道能力
以上这些特点使得微处理器在存取连续内存位置时用同步SRMA比异步SRAM更快。目前,有些RAM供应商提供的3.3V异步的SRAM的“时钟到数据时间”(clock-to-data指开始加入时钟脉冲到数据输出的时间)为15ns,而采用类似技术的同步SRAM的“时钟到数据时间”甚至不到6ns。
随着总线速度的增加,性能价格比最佳点的SRAM技术是从异步到同步,再到管道同步的。
但目前只有少数供应商能提供采用同步的SRAM,所以在系统性能不是非常重要时,设计者在总线速度为50MHz到66MHz时采用“管道同步”技术的内存是一种明智的选择。
有些内存设计方案把Cache、DRAM、SRAM结合起来,如CDRAM、EDRAM、CVRAM、SVRAM、EDOSRAM、EDO VRAM。也有些内存设计方案在存储器中增加了一些内置式微处理器,如智能RAM(SmartRAM)、3D RAM(用于3维视频信号处理的RAM)、RDRAM(Rambus DRAM)、WRAM(WindowsRAM,一种采用双端口内存视频加速技术的内存)。内存的多样性可见一斑,不一而论。

快闪存储器,快擦写存储器和铁电体随机存储器
快闪存储器是1983年推出的电可擦非易失性半导体存储器,它采用一种非挥发性存储技术,即若不对其施加大电压进行擦除,可一直保持其状态,在不加电状态下可安全保存信息长达十年;它也具有固态电子学特性,即没有可移动部件,抗震性能好;同时,它具有优越的性能,它的存取时间仅为30ns。与以往的电可擦存储器EEPROM相比,快闪存储器的最大差别是采用了块可擦除的阵列结构,这种结构不仅使其有了快的擦除速度,而且具有了像EEPROM那样的单管结构的高密度,由此带来了低的制造成本和小的体积。快闪存储器兼有了ROM和RAM二者的性能及高密度,是目前为数不多的同时具备大容量、高速度、非易失性、可在线擦写特性的存储器。
快闪存储器多用于系统的BIOS、Modem(调制解调器)和一些网络设备(Hub、路由器)。
铁电体随机存储器也采用非挥发性存储技术,在生产中使用了铁氧体,它优越于快闪存储器的特点是其经过多次写操作后性能不退化,而快闪存储器存在退化问题。这使得铁电体随机存储器更具有广阔的前景。

各种内存条及技术特点
目前市场上计算机产品升级频繁。CPU已进入奔腾时代,与此同时,内存系列产品的技术与性能也逐渐更新提高。
内存条的格式分30线、72线和168线。当今流行的内存条有EDO和SDRAM。现在的Pentium级以上的计算机在设计上均支持EDO和SDRAM内存条。
衡量内存条技术的一个重要指标是DRAM芯片的存取时间,常见的有60ns、70ns、80ns,数值越小,速度越快。

SIMM内存条
SIMM内存条的全称为单列存储器模块,是一块装有3~36片DRAM的电路板。早期PC机的主存储器采用的是双列直插封装(DIP)的DRAM芯片,因其安装位置较大,不便于扩展,故现在普遍采用SIMM内存条,安装一条SIMM相当于安装原来的9片DIP型DRAM芯片。目前在SIMM内存条集成的多为EDO/FPM内存,其主要参数有:
1.引脚数
SIMM内存条上的引脚,俗称为“金手指”。使用时,内存条引脚数必须与主板上SIMM槽口的针数相匹配。SIMM槽口有30针、72针两种,相对应内存条的引脚有30线和72线两种。在72针系统中,有奇偶校验使用36位的内存条,无奇偶校验使用32位的内存条;在30针的普通系统中,有奇偶校验使用9位的内存条,无奇偶校验则使用8位的内存条。目前30针的SIMM内存条已被淘汰。
2.容量
30线内存条常见容量有256KB、1MB和4MB。72线内存条常见容量有4MB、8MB、16MB和32MB。30针引脚系统中,8位或9位内存条的数据宽度为8位,286、386SX、486SXCPU数据宽度为16位,因此必须成对使用;386DX、486DX CPU数据宽度为32位,因此必须4条一组使用。72针引脚系统中,32位或36位内存条的数据宽度为32位,适用于386DX、486DX和Pentium(586)微机,可以单条或成对使用。
3.速率
内存条的一个重要性能指标是速率,以纳秒(ns)表示,代表系统给予内存在无错情况下作出反应的时间。一般有60ns、70ns、80ns、120ns等几种,相应在内存条上标有“-6”、“-7”、“-8”、“-12”等字样。这个数值越小,表示内存条速度越快。只有当内存与主板速度相匹配时才能发挥最大效率。
4.奇偶校验
微机要求内存有奇偶校验,但没有奇偶校验也能运行。奇偶校验需要额外的内存芯片。选购内存条时常会听到2片、3片、真3片、假3片、8片、9片等说法,这是指内存条是否带奇偶校验。2片和8片内存条肯定不带奇偶校验;3片和9片内存条应该带奇偶校验,但有些生产厂商为了谋取更高利润,将坏的芯片作为奇偶校验,被称为假3片或假9片,假3片或假9片一般能正常使用,只是制造成本低。鉴别内存是否带奇偶校验比较简单,装好内存开机后执行BIOSSETUP程序,选择允许奇偶校验,如果机器可正常引导,则说明内存带奇偶校验,如果屏幕出现奇偶校验错的提示后死机,则说明内存不带奇偶校验。

DIMM内存条
在内存条模块生产技术上,新型的168线DIMM内存条模块为当今最流行的内存条,如下图所示。DIMM是指双在线模块,它与早期的SIMM单在线模块有着很大区别。



它使内存条在长度增加不多的情况下将模块的总线宽度增加一倍。DIMM技术的另一个优点是能够制作非常小的32位模块。这就是所谓的SODIMM。它的尺寸仅是72针的SIMM模块的一半,因此许多笔记本电脑制造商均采用SODIMM作为内存条的标准模式。
其实,无论是内存条技术的革新还是内存条模块的改造,最终目的还是适应
广大电脑用户的多层次需求。世界著名的内存条生产厂商金士顿(Kingston)公司在其产品的生产上强调了专业性与针对性,根据每一种不同的系统进行特别设计。今后的市场是技术与服务并重的市场,优秀的技术革新与优质的服务保障会使计算机用户收益无穷。

内存条的选购
内存条的选购要根据主板上的内存插槽来确定。目前奔腾级以上的主板一般设置有72线的SIMM插槽或168线的DIMM插槽,并都支持SDRAM、FP/EDODRAM。有些PⅡ主板可能只设置有168线的DIMM插槽,只支持168线的SDRAM和EDODRAM,而不支持FP DRAM的所谓普通内存。
内存条的品牌
微机的程序必须先装入内存后才能运行,因此内存的大小,质量的好坏直接影响程序的运行。前已讲到,早期的主板,多采用双列直插的内存芯片,但这种内存芯片要占用很多主板空间,且不便于内存的增容。为了节省主板空间和加强配置的灵活性,现在的主板多采用内存条(即SIMM或DIMM)结构。内存条一般有256KB、512KB、1MB、4MB、8MB、16MB和32MB等几种,同样容量的内存条可以有不同数量的内存片,如8MB的内存条有4片(每片2MB),8片(每片1MB),16片(每片512KB)等几种,其中有些内存条设有奇偶校验位,是否有奇偶校验位由芯片的位数决定,如为9位,则有一位奇偶校验位,8位的芯片没有奇偶校验位。
内存的读写速度与CPU的工作速度相适应,486机要求内存的读写速度不小于70ns,而Pentium机则要求其速度更高。
目前,生产内存的厂家较多,市面上常见的质量较可靠的牌子有:Goldstaw(南韩的高士达)、Toshiba(日本的东芝)、Fujitus、OKI、NEC(日本的电气公司)、PanaSonic(日本的松下)、SANYO(日本的三洋)、VITELIC、Hyundai、NMB、HITACHI、SAMSUNG、MICRON等。
内存的选择
尽管386、486、Pentium等微机系统使用的386、486、Pentium CPU最多可以寻址4096MB物理空间,但实际上微机主板不能也不需要安装如此大容量的DRAM存储器,内存容量的选择与下列因素有关:
1.运行的软件
在实际应用中,一般有1到数十MB的内存就足够了。内存容量的选择与运行软件的复杂程度有关,下面是一些典型应用程序对内存的要求:
(1)只做文字处理
如果仅把微机作打字机使用,只运行DOS下的WPS、CCED,则安装4MB内存就可以了。但不能少于4MB,否则一些新的汉字操作系统可能无法运行。
(2)运行中文Windows 3.1或Windows 3.2
如果要在中文Windows 3.1或Windows 3.2下工作,必须配置4MB以上的内存。若要运行Word,至少要8MB以上内存,否则在运行过程中,不仅速度慢,而且不断读写硬盘,这会浪费时间和缩短硬盘的寿命。
(3)中文Windows 95
要求微机系统中必须有8MB以上的内存,要较快地运行Windows 95,必须有16MB以上的内存空间。
(4)个人多媒体微机系统
由于多媒体微机系统需要处理声音、动态图像等信息,因此,内存容量不少于16MB,有条件的用户最好安装32MB或64MB的内存,以提高系统的运行效率。
(5)对于专门处理三维立体、图形、影像、动画等需要大存储量的工作站,需要配置32MB以上的内存容量。
2.主板上内存插座的数目
受内存插座槽数目的限制,有的微机主板的内存控制芯片可以管理更多的内存空间,但主板的内存插座槽数目有限。
3.主板允许安装的总内存容量
微机主板允许安装的内存容量取决于主板上的内存控制芯片所能管理的内存空间的限制,一般主板可以安装的DRAM存储器容量为1MB到256MB(或512MB)。
4.受实际存在的存储器模块容量的限制
以SIMM为例,目前市面上仅有256KB、1MB、4MB、8MB(72线双面SIMM存储器,相当于两条4MB的SIMM内存条)、16MB、32MB(72线双面SIMM存储器,相当于两条16MB的SIMM内存条)等几种SIMM内存条。因此可以安装的内存容量不是连续的,即对于给定的主板,可以安装的内存容量是一些离散的值。也就是说在内存容量一定的情况下,只能选择有限的内存条种类。
注:另外,目前在市场上选购内存条还应注意:
(1)168线内存不一定是SDRAM
168线内存不一定就是SDRAM,EDO RAM同样有168线的封装形式,早期SDRAM较贵时,一些人拿168线EDORAM冒充SDRAM。现在SDRAM甚至比EDO RAM还便宜,在电脑市场中已难以见到168线EDORAM了。识别的方法是看内存芯片的厚度,SDRAM芯片厚度仅为一两毫米,其引脚是平贴安装于电路板上;EDORAM芯片厚度在五毫米左右,其引脚是直立安装于电路板上;另一个方法是看内存芯片上的标称速度,SDRAM多为12ns、10ns、8ns,而EDORAM一般为60ns,不过也有REMARK的可能。
(2)SDRAM的品牌、质量及价格
市场上常见的SDRAM品牌有现代、三星、LG、NEC、东芝、西门子、TI(德州仪器)等等。购买时应注意观察芯片表面印字是否清晰,标称速度为多少以及产地,例如现在市场上有两种采用TI芯片的SDRAM,一种印字清楚平滑,为美国生产,另一种印字则模糊不清,为台湾生产,虽然同为10ns,但前者性能明显要好一些,购买时应注意辨别。需要特别说明的是上面所说的品牌仅仅是指内存芯片,而不是整个内存条,将内存芯片封装在电路板上制成内存条的工作是由其它厂商完成的。例如著名的美国金仕顿内存只是封装其它厂商的优质内存芯片制成的,它本身并不生产内存芯片。所以,即使采用同一品牌芯片的内存条,由于封装厂商不一,质量也会存在差异,这可以从电路板的工艺上看出。好的电路板,外观看上去颜色均匀、表面光滑、边缘整齐无毛边,采用六层板结构且手感较重。SDRAM的价格已经非常便宜了,配上一条64M的SDRAM是比较好的选择,128M条的价格仍然较高,还不如购买两条64M合算。一般Socket7主板有两个SDRAM插槽,PⅡ主板有三到四个SDRAM插槽,升级余地还是较大的。
(3)什么样的SDRAM支持100MHz外频
100MHz外频的系统现在正是火热的时候,它要求系统的每个部件都能达到要求,其中与SDRAM也有关。但是超频不成功并非全是SDRAM的原因,经验证明:12ns及其以下的SDRAM肯定不能上100MHz外频,10ns的SDRAM大多数能上100MHz外频,8ns及其以上的SDRAM肯定能上100MHz外频。不过8ns的SDRAM价格要高一些,是否值得就要依据你的需求而定。另外一个问题是内存条上是否有SPD(SerialPresenceDetect),有SPD的内存条总还是要好一些,价格也高不了多少,很多公司的报价单上可以看到什么TX专用、PⅡ专用的内存条,一般就是指是否带SPD。一般SPD的型号为ATMEL747、750之类,购买时可注意查看。

内存发展的趋势

从现在到2000年,一系列的高速存储器将构成PC未来最亮丽的风景线。目前电脑的主存储器正由EDORAM过渡到SDRAM上,同步内存条正占据着主流市场,图形及多媒体子系统使用的存储器也将转向RDRAM。从现在到2000年,有五种更先进的存储器将陆续登台亮相,它们是:SDRAMⅡ、SLDRAM、 RDRAM、 Concurrent RDRAM及 Direct RDRAM。目前预测何种存储器会占据上风还很困难,十大DRAM制造商如三星、东芝、日立等在开发DirectRDRAM的同时,也依然在研发其它下一代的 DRAM技术,如DDR和SLDRAM。
许多年前,Intel公司的创办人之一GordonMoore就曾预言,CPU的性能每18个月后就会提高一倍,即众所周知的摩尔定律。自1980年以来,CPU的标准工作频率已经提高了80多倍(从5MHz到400MHz)。与之相比,存储器的发展就缓慢多了,在工作频率上甚至连最新的SDRAM也只不过提高了10倍。过去,CPU从结构和制造工艺上都得到了改进,而存储器只是在制造工艺上得到了提高。每片DRAM的存储密度从1Kb发展到64Mb,这反而减少了对DRAM数量的需求,也延缓了厂商对提高数据传输率的研究步伐。简而言之,DRAM传输率的步调未能跟上其密度的发展。存储器工业应怎样面对这个与CPU的性能缺口呢?
由于更先进的软件特别是多媒体应用程序对存储器带宽(速度)的强烈需求以及微处理器频率的提高,要求在存储子系统中交换更多的多媒体数据,对电脑主内存的容量要求不久后就会超过1GB!另外,其它更先进的操作系统如OS/2、WindowsNT等变得越来越复杂,对存储器的性能要求也更高。

新型DRAM
为了弥补性能差距,只有开发出新的存储器来满足对带宽的需求。除了SDRAM,五种更先进的存储器也出现了。下面是对这几种新型存储器的简要介绍。

SDRAM(同步内存)
前面已经介绍过,同步内存就是指它同系统时钟同步,系统时钟控制CPU和SDRAM,可以取消等待周期,减少数据存取时间。同步还使存储器控制器知道在那一个时钟脉冲周期使数据请求使能,因此数据可在脉冲上升沿便开始传输,而EDORAM每隔2个时钟脉冲周期才开始传输,FPM RAM每隔3个时钟脉冲周期才开始传输。SDRAM也采用了多体(Bank)存储器结构和突发模式,能传输一整块而不是一段数据。SDRMA是目前正流行的内存,也是新型内存发展的基点。

SDRAM Ⅱ (DDR,同步内存Ⅱ)
同步内存Ⅱ。也称DDR(Double Data Rate),是目前SDRAM的更新产品,DDR的核心建立在SDRAM的基础上,但在速度和容量上有了提高。与SDRAM相比有两个不同点:
(1)它使用了更多、更先进的同步电路。
(2)DDR使用了Delay-Locked Loop (DLL,延时锁定回路)来提供一个数据滤波信号(DataStrobesignal)。当数据有效时,存储器控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重同步来自不同的双存储器模块的数据。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高 SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRAM的两倍。DDR可以使用更高的频率,它很快会出现在市场上。

SLDRAM (SyncLink DRAM,同步链接内存)
SLDRAM也许是在速度上最接近RDRAM的竞争者。 SLDRAM是一种增强和扩展的SDRAM架构,它将当前的4体(Bank)结构扩展到16体,并增加了新接口和控制逻辑电路。SLDRAM像SDRAM一样使用每个脉冲沿传输数据。SLDRAM目前正处于研发阶段,也受到众多DRAM大厂的支持,预计1999年投产。

RDRAM(Rambus DRAM)
RDRAM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。RDRAM更像是系统级的设计,包括下面三个关键部分。
(1)基于DRAM的Rambus(RDRAM);
(2)Rambus ASIC cells(专用集成电路单元);
(3)内部互连的电路,称为Rambus Channel(Rambus通道)。
RDRAM在1995年首先用于图形工作站,使用独特的RSL(Rambus SignalingLogic,Rambus信号逻辑)技术,能在常规的系统上达到600MB/sec的传输率。Rambus公司目前有两种产品:RDRAM和ConcurrentRDRAM,其第三种产品Direct RDRAM将在1999年投产。
RDRAM使用低电压信号,在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。另外,RDRAM使用的是8位接口。十几家内存条生产大厂如NEC、东芝、三星、 TI、日立、Micron、富士通、IBM等已取得Rambus的技术授权,参与RDRAM技术开发,并投入生产制造。在1996年末,Rambus公司同Intel公司签定了合约,Intel也将在其未来的芯片组中开始支持RDRAM。目前,任天堂64位游戏机在3D图形和CD音频方面就使用了Rambus公司的技术。

Concurrent RDRAM
它属于第二代RDRAM,在处理图形和多媒体程序时可以达到非常高的带宽,即使在寻找小的、随机的数据块时也能保持相同的带宽。作为RDRAM的增强产品,它在同步并发块数据导向、交叉传输时更有效,在600MHz的频率下可达到每个通道600MB/s的数据传输率。另外,Concurrent Rambus同其前一代产品兼容。预计其速度不久可达到800MHz。

Direct RDRAM
Direct RDRAM是现在RDRAM的扩展,DirectRambus使用了同样的RSL,但其接口宽度达到16位,频率达到800MHz,效率更高。单个DirectRDRAM传输率可达1.6GB/s,两个的传输率可达3.2GB/s。1个DirectRAM使用2个8位通道,传输率为1.6GB/s,3个通道的传输率可达2.4GB/s。

新型DRAM技术的发展趋势
所谓DRAM是由一个电晶体和一个电容器所组成,为最简单的半导体记忆体之一,其数据(data)是以电荷是否储存在电容器来监定,数据会随电源关闭从记忆元消失,动态(dynamic)便是意谓必需经常性的更新操作以确保在记忆元的电荷。
在半导体产业中,DRAM是产值最高,产量最多的IC产品,每一代的DRAM皆为领先产品而推动半导体的基础架构,每一新DRAM也都是大规模生产技术的推动者,其市场影响整个半导体企业,应用也为一切电脑与通讯系统所必需,最重要的是它必需从市场到产品的高度标准化,才能大量生产。
审视新一代DRAM技术趋势的方法论,从过去的走向来推演,例如设计准则(如最小尺寸),合理的记忆元大小及晶片面积,运作电压(外加电压、内部电压),运作表现(如tras、tAA、Icc-active、Icc-Stby)、位元(bit)在市场上量的成长,以及位元的价格等都是值得探讨的课题,此外对于技术应用系统及市场上的发展,例如新技术的引进(如高介电质材料)、新功能(如同步、RambusDRAM)、特殊DRAM(如3D绘图DRAM、MoSys DRAM等)都值得探讨。

DRAM记忆单元与制造技术趋势
新一代DRAM制造技术的特点包括:堆叠式与壕沟式记忆元、半球硅颗粒技术、电容器的介电质、光学影像技术和金属导线等。DRAM记忆元构造的演变,从最早期由一个晶体管和一个电容器组成的Planar(平面)式,发展出Trench(壕沟式)和Stack(堆叠式)两种,再到SubstratePlate和COB(Capacitor overBit)两类新构造。0Design-Rule由早期的1.0微米发展到现阶段0.35微米和0.25微米的制造技术,构造技术也由平面进步到3维空间技术。
比较trench和stack的不同,在储存电容量方面,前者是深壕沟,薄介电质置于壕沟内;后者则为高堆叠电极,高介电质。元件构造上,trench也比只为传统晶体管与电容器的stack复杂,特别要克服基板电极和垂直漏电途径的问题,而对电荷持有时间的影响。trench有晶体缺陷环绕于储存电极,stack则较不敏感。此外,在与逻辑元件的整合度方面,trench较为可行,因其对晶体管较少温度影响所致,stack则需调整,原因在于晶体管特性受限于DRAM制造工艺。
DRAM元件参数的趋势,大体呈现缩小化的设计,其中DesignRule由16M的0.5微米线宽工艺,以70%的比例依世代缩小,到64M采用0.35微米,256M采0.25微米,1G时则将采用0.18微米的制造技术。在晶片大小的演变则呈增大1.5倍的趋势,由16M时的130mm2,256M时将以300mm2为主流,而在DRAM元件参数中相当重要的Cs(capacity storage)不论DRAM世代的发展如何,都维持在25-30的fF范围。

DRAM架构与电路
新一代DRAM架构的趋势依特性可分为:
(1)同步介面(Synchronous Interface),包括SDRAM(SDRAM第二代产品Double DataRateDRAM(DDR DRAM)含之)、Cache DRAM(CDRAM)、SGRAM、RDRAM
(2)多行库(Multiple Banks),包括SDRAM、SGRAM、RDRAM、MDRAM
(3)整合快取(Integrated Cache),包括CDRAM、Enhanced DRAM(EDRAM)
(4)议定逻辑(Protocol Logic),包括RDRAM、Synclink DRAM(SLDRAM)
(5)上述特点组合

同步DRAM面临的设计上的挑战
虽然新一代同步DRAM家族在效能上较之EDO或传统Fast Page Mode DRAM优异,但生产厂商必须面对一连串设计上的挑战:
(1)降低微处理器与DRAM间的效能差距
(2)由引进新架构以达成高数据率(Data rate)
(3)降低宽带I/O产品的杂音
(4)设计新的Sense Amplifier来克服记忆元电容的减少
(5)减少使用时与待命时的功率消耗
(6)采用新冗余策略(Redundancy Scheme)来达到优品率提升及高效能
(7)引进新测试电路的理念来减低DRAM测试时间及成本

新款DRAM竞争优势
分析未来几款主流DRAM,DDR DRAM由于是第二代SDRAM,其标准化的优点使原来DRAM厂商都可投入研发,后势看好,据了解,Samsung已经正式发表,富士通也将于1998年一月产出64MB,如果DDRDRAM生产顺利,将会影响Rambus延后发展。因受Intel点名青睐而大发利市的RambusDRAM ,由于筑高专利授权金的门槛,令DRAM厂商望之却步,即令Intel如觉得DDR来势可为也可能琵琶别抱,所以前途是既光明又暗藏变数。Rambus预计97年底推出Concurrent16MB,18MB RDRAM,98年初推出64MB RDRAM,而由Intel及Rambus共同开发的DirectRDRAM预计产品时程为32MB(1998年底)、64MB(1999年底)、128MB(1999年底)、256MB(2000年初)。另一款投入联盟厂商较少,发展较慢的SLDRAM(SynclinkDRAM)已由现代电子开发出,Siemens预计1998年底产出由Mosaid设计的256MB。

嵌入式DRAM在电脑系统中DRAM的问题与解决方案
微处理器需求的数据资料快过DRAM所能供应,源于DRAM运行比处理器慢,在处理器和DRAM间的总线太窄,系统中的传输线限制了数据传送速度,昂贵的快取SRAM用来减少速度的不匹配,企图使DRAM加快而导致DRAM成本增加。此外,为使处理器的频宽需求和DRAM供应能力相符合,导致DRAM的速度、Granularity(微粒)、总线带宽三者间的取舍。
系统问题可由整合DRAM与逻辑解决。但该整合方案也面临以下的挑战,包括:
(1)如何取得高数量而降低成本
做法上可使晶片保持足够的一般性,而能使用于多种系统,也可整合一般性的产品,分开特殊的产品,由在晶片上的可编程逻辑区域整合一般性的产品,此意谓标准化。
(2)如何确认第二供应来源(Second Source)
如使用者不要求,一个系统一个供应商,反之,则需协调多个供应商,但是会使市场分得更小,再则是走标准化路线。
(3)如何测试
若使DRAM的脚外接,但增加封装品的总脚数;在测试时使用多功能于指定的IC脚,但增加在晶片上的逻辑;由处理器作晶片上的测试,但如何测试处理器(逻辑功能)?在晶片上具自我测试,但增加晶片上的逻辑功能可能无法全速测试,以上几点都是测试时的挑战。
(4)如何预烧
RAM之脚外接,在晶片测试时预烧。
(5)如何使系统中的记忆体增多
必需提供记忆体增多的途径,透过并联晶片、附加式记忆体、附加式晶片等方式增多记忆体。
(6)如何达到缩短系统上市的时间
必需有较短的系统设计时程,提供ASIC或PLD在一般的DRAM晶片上,或以巨集资料库(MicroLibrary)提供易于使用的高阶设计工具。
(7)如何处理因整合逻辑、记忆体与软体为导向的联盟
需使工艺、设计工具、系统及软体能力时常地在不同公司或不同内部之部门,此外,新的联合创业(JointVenture)在公司内或公司间已经被尝试。

嵌入式DRAM的技术
嵌入式DRAM具有极高的内部数据率,非常宽的总线(256b、1Kb、4Kb),和极高的适应性等优点。然其受限于过多的前期工艺步骤,而成为昂贵的技术,如四层多硅晶,很多的热预算,并有严重的高低起伏问题,对二层以上的金属必需平坦化,而化学机械平坦化(CMP)亦为必需,进而导致接触窗将会有极高的宽高比,另由于前期工艺有很多加热,限制了PMOS晶体管的效能。
嵌入式DRAM产品可应用于笔记型电脑的绘图加速器、3D绘图加速器、L2快取元件、网路控制器、具DRAM的处理器、大量并联机器、数位讯号处理,特别的DRAM、ASIC、DRAM的巨集元等。
新产品核心技术的开发朝向高功能、低耗电、包含逻辑电路、低成本此四大目标,藉由新的设计观念,如高速介面、低电压/低耗电;新工艺,如光学影像术、浅沟分隔(STI)、CMP平坦化、乾式清洁、SOI;新材料,如高介电质(电容)、铜导线、低层间介电质等手段来实现产品的设计理念。DRAM厂商正不断地致力于研究开发新产品及新的工艺,促使新一代产品的问世,并应致力采用于大幅度降低成本的技术(如300mm晶圆及起用新世代的制程),与策略联盟伙伴共同开发以承担风险,使未来的DRAM大放异彩。

内存条的安装与使用

内存作为构成微机的重要部件之一,已从早期的普通内存,发展到目前使用的同步动态内存。而越来越广泛地应用于多媒体领域的RDRAM和即将上市的SDRAMⅡ则照亮了微机未来发展的亮丽前景。因此,用好内存在组装计算机的过程中显得越来越重要。

内存的技术指标
存储器是具有“记忆”功能的设备,它用具有两种稳定状态的物理器件来表示二进制数码“0”和“1”,这种器件称为记忆元件或记忆单元。记忆元件可以是磁芯,半导体触发器、MOS电路或电容器等。
存储器的特性由它的技术参数来描述:
·存储容量
存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量。一般主存储器(内存)容量在几十K到几十M字节左右;辅助存储器(外存)在几百K到几千M字节。
·存取周期
存储器的两个基本操作为读出与写入,是指将信息在存储单元与存储寄存器(MDR)之间进行读写。存储器从接收读出命令到被读出信息稳定在MDR的输出端为止的时间间隔,称为取数时间TA;两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为存储周期TMC。半导体存储器的存取周期一般为10ns-100ns。
·存储器的可靠性
存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF来衡量。MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF越长,表示可靠性越高,即保持正确工作能力越强。
·性能价格比
性能主要包括存储器容量、存储周期和可靠性三项内容。性能价格比是一个综合性指标,对于不同的存储器有不同的要求。对于外存储器,要求容量极大,而对缓冲存储器则要求速度非常快,容量不一定大。因此性能/价格比是评价整个存储器系统很重要的指标。

内存条的使用
内存条的选用
内存条的选用应注意以下几个方面:
(1)在不同的主板上提供了30线、72线或168线的内存插槽,对应的应该使用合适的内存。大多数586(以上的)主板上同时提供了72线和168线内存插槽,但除少数主板外,一般不能同时使用两种内存,因为二者的电压不同。
(2)在主板上成组提供了内存插槽,1组称为1个BANK,内存使用时必须成组地至少插满1个BANK。586主板上必须成对使用72线内存条,而168线内存条可以单条使用。同时成组使用的内存必须容量相同,其它参数也应相同。
(3)内存芯片的速度应与主板的速度相匹配,特别是不能低于主板运行的速度,因为这样会影响整个系统的性能。
(4)168线内存条下缘有一左右不对称的缺口,安装时对正内存槽上的槽口,均匀用力向下压,使内存槽两侧的锁扣扣紧内存条即可。30线和72线内存条的侧边上有一缺角,安装时把内存条带有缺角的侧边对准内存槽上凸起的侧边,倾斜地放好后均匀用力扳正,使内存槽两侧的锁扣扣紧内存条。看不准时不要用力过大,以免损坏内存条或内存插槽。
(5)使用无奇偶校验的内存时要注意将主板CMOS中的奇偶校验开关关闭,同时不能将有奇偶校验位和无奇偶校验位的内存混用。

内存条的安装
内存的安装随系统的不同而不同,即是采用的SIMM内存条,还是DIMM内存条。
·SIMM内存条的安装
SIMM内存条的两端不同,其中一端带有缺口(Cut-Out),相应地,SIMM内存条插座槽的两端也不同,因此只能从一个方向将内存条插入其插座槽中。
首先将内存条按正确方向对准主板插座槽,以斜45度角左右将SIMM内存条插入内存条插座槽。然后将内存条压入插座槽中,使内存条与主板垂直,同时听到“咔”的一声,内存条就安装到位了。内存条安装到位后,插座槽两端的定位梢分别插入SIMM内存条两端的两个定位孔中,同时插座槽两端的两个金属弹片也分别将内存条卡住。
如要将SIMM内存条从主板的内存条插座槽取出,先用双手的姆指向外压插座槽两端的小金属弹片,同时用双手食指把内存条向外扳倒,使内存条脱离定位插梢,最后取出SIMM内存条。
·DIMM内存条的安装
DIMM内存条与SIMM内存条的的两端不同,DIMM内存条的两端是相同的,DIMM内存条的引脚上有两个缺口(如图3.1所示)对应DIMM插座槽上的两个凸出物,这两个缺口用于识别DIMM内存条插入的方向。
安装DIMM内存条时,首先要将该内存条垂直插入内存条插座槽中,然后将内存条压入插座槽中,同时听到“咔”的一声,内存条就安装到位了。
拆卸DIMM内存条时,用手将内存条插槽两端的卡子向外掰开,内存条就弹出来了。

关于SDRAM内存条与EDO内存条的混用的问题
前面已谈到,SDRAM是新一代的动态存储器,又称为同步动态存储器或同步DRAM。它可以与CPU总线使用同一个时钟,而EDO和FPM存储器则是异步的。目前SDRAM存储器的读写周期比EDO少3个,大约节省存储器读写时间28%,但实际上由于计算机内其它设备的制约,使用SDRAM的计算机大约可提高性能5~10%。
虽然有不少主板支持SDRAM与EDO内存混合安装方式,但一般主板生产厂家的技术人员都主张最好不要混用。原因是多数SDRAM只能在3.3V下工作,而EDO内存则多数在5V下工作。虽然主机板上对DIMM和SIMM分别供电,但它们的数据线总是要连在一起的,如果SIMM(72线内存)与DIMM(168线SDRAM)混用,尽管开始系统可以正常工作,但可能在使用一段时间后,会造成SDRAM的数据输入端被损坏。
当然,如果你的SDRAMS是宽电压(3V~5V)工作的产品,就不会出现这种损坏情况。目前TI和SUMSUNG的某些SDRAM产品支持宽电压工作方式,可以与EDO内存混用。

PC机内存扩容的策略
Windows95可以在8MB内存的PC机上勉强运行,但是最好把内存容量增加到16MB或32MB。把内存从8MB扩充到16MB很容易。PCWorld的测试表明,运行Windows 95 的奔腾机的性能因此提高了29%。从费用上来看也是物有所值。如果经常在计算机上同时运行字处理软件、电子表格、E-mail程序并进行网络浏览,就应该把内存扩充到32MB。具有32MB内存的奔腾机进行程序间切换才能更快,更流畅。
扩充内存最重要的事情是:一定要购买相同类型、相同速度和相同容量的存储器。如果存储器特性不一致将不能正常工作。最好的办法是查阅机器系统手册或者给销售商打电话,确认计算机内存储器的下列情况。
·存储器的类型
存储器RAM有几种不同的类型,不同类型的存储器一般不宜混合使用。
·存储器插槽
RAM存储器芯片安装在一块称为SIMM或者安装在称为DIMM印刷电路板卡上。SIMM存储器有两种,分别是30线和72线,DIMM存储器为168 线。
·存储器的速度
存储器芯片最快操作速度不同,注意不能把速度较慢的存储器安装在速度较快的主板上。
·奇偶校验
存储器有带奇偶校验位和不带奇偶校验位的。有些主板既可以使用带校验位的存储器也可以使用不带校验位的存储器,但是不能把两种存储器混用。
·存储器的容量
扩充计算机的内存时存储器的容量必须对称。