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2.3 内 存

 

2.3     

内存又叫内部存储器,它被安放在主板上,通过内存总线直接与CPU交换数据。它是计算机硬件的必要组成部分之一。在现在看来,内存的容量与性能已成为决定微机整体性能的一个决定性因素,因此为了提高个人计算机的整体性能,选择足够多和足够快的内存是十分必要的。内存可被看作是计算机中使用的临时存储区,它能暂时存储程序运行时需要使用的数据或信息等。它是我们最常使用的部件之一,也是数据保存期相当短的一个存储部件,只有在计算机不断电的情况下,内存中的数据才被保存,一旦关机或停电,保存在内存中的数据将全部丢失。

内存有很多种类,从先前的EDORAM到现在流行的SDRAM以及以后的DDR-SDRAMRDRAM等。目前最常见的是SDRAM,所以我们就以SDRAM为例来介绍一下内存的结构。如图2-13所示,整个内存条上的元件不多,所见的无非是一些集成电路和电阻、电容中之类的。

2-13  PC133  SDRAM内存

1.内存芯片

如图2-131所示,内存芯片也称为“内存颗粒”。内存芯片才是真正意义上的“内存”,因为对于SDRAM内存系统而言,所有数据的存取都是通过对内存芯片进行充电和放电进行的。由于内存芯片内部的大致结构是安装在一定的地址上的一排电容和晶体管,当我们向内存写入(或读出)一个数据(譬如“1”)时,系统就会对内存地址进行定位,确定横向和纵向地址,确定存储单元的位置,然后进行充电(或放电)。内存芯片就是在这样的“充电-放电”形势在不断循环中保存数据的。

内存芯片是一种集成电路,它的品牌很多,一般来说有SECNECHYAPACERSAMSUNGWinBond等公司的芯片,同时它们也提供相同品牌的内存条。但是,大多数内存厂商是不生产内存芯片的,它们通常是买上述厂商的芯片自己进行封装。所以,我们平时所说的“某某内存”,一般是指它所用的内存芯片的类型,并不是该内存条的名字(不过目前也有一些内存有自己的名字,这就是所谓的品牌内存,它一般是厂商为了占领市场而采用的策略)。

2SPD芯片

2-14  内存上的SPD芯片

如图2-14所示。它是由EEPROM(电可擦写只读存储器)组成的、容量为2KB的贮存单元,它存放着内存的速度、容量、电压等基本参数,称为SPD参数。每一次开机,主板都会检测EEPROM,读取SPD参数,对内存各项参数进行调整,以适应内存条。从这里可以看出,如果EEPROM坏掉,内存条还是可以工作,甚至可以承受更高的频率,这由于许多内存条的制造商为了追求稳定性而在设定SPD信息时比较保守。

 

 

 

 

2.3.1  内存的分类

根据功能,内存有可分为只读存储器(ROM)、 随机存取存储器(RAM)和高速缓冲存储器(Cache

1.只读存储器(ROM

ROM表示只读存储器(Read Only Memory)。在制造ROM的时候,信息(数据或程序)就被存入并永久保存。这些信息只能读出,不能写入,即使机器掉电,这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据,如BIOS ROM。其物理外形一般是双列直插式(DIP)的集成块。

2.随机存储器(RAM

随机存储器(Random Access Memory)表示既可以从中读取数据,也可以写入数据。当机器电源关闭时,存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作计算机的内存,内存条(SIMM)就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板,它插在计算机中的内存插槽上,以减少RAM集成块占用的空间。目前市场上常见的内存条有256MB/条、512MB/条、1024MB/条等。

3.高速缓冲存储器(Cache

Cache位于CPU与内存之间,是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时,这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时,CPU就从高速缓冲存储器读取数据,而不是访问较慢的内存,当然,如需要的数据在Cache中没有,CPU会再去读取内存中的数据。

2.3.2  内存的主要性能指标

1.字长

字长就是计算机运算器进行一次运算所能处理的数据的位数。如字长为16位的计算机、运算一次便可处理16位的二进制信息。字长不仅标志着计算精度,也反映计算机处理信息的能力。一般情况下,字长越长,计算精度越高,处理能力越强。目前,微型机以16位、32位、64位为主,工作站、小型机以32位为主,大中型机都在32位以上。字长有时也用字节为单位表示,一个字节表示8个二进制位。若机器字长为16位,也可以说字长为2字节。

2.存储容量

存储容量分为主存(也称内存)容量和外存容量。主存容量多以千字节(KB)为单位,如256KB等。对于主存容量一般应指明装机(基本内存)是多少,能否加以扩充,最大容量是多少。外存容量主要指磁盘、磁鼓、磁带的容量。存储容量的大小根据应用的需要来配置。

显然,主存容量越大,计算机能运行的程序就越大,处理能力就越强。现代计算机应用多涉及图像信息处理,要求的存储器容量越来越大,甚至没有足够大的内存就无法运行某些软件。目前微型机的内存容量一般为256MB2GB

3.运算速度

运算速度主要以衡量计算机运算的快慢程度。运算速度与许多因素有关,如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度(主存速度快,取指、取数就快)等。

计算机的运算速度普遍采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量,并用MPISMillion Instruction Per Second)作为计量单位,即每秒执行百万条指令。也有用CPI即执行一条指令所需的时钟周期数,或用FLOPSFloating point Operations Per Second)即每秒浮点运算次数来衡量运算速度。微型计算机速度多用主时钟频率表示。

4.主频

主频是指CPU的时钟频率。它的高低在一定程度上决定了计算机速度的高低。主频以兆赫兹(MHz)为单位。一般说,主频越高,计算机速度越快。随着技术的发展,计算机的主频在不断提高,目前奔腾(Pentium)系列微处理器的主频已达3.8GHz

5.配备的外部设备

配备的外部设备类型与数量,一般所配外设越少,系统功能就越强。

6.接口的标准与类型

接口是指设备与计算机或与其他设备联接的端口。它其实是一组电气联接和信号交换标准。接口从其传送信息的方式上可分为串行接口和并行接口。系统中所选接口的标准和种类,直接影响着系统连接外设的能力和与外设间信息交换的速度。

目前常用的串行接口主要包括:USB接口(如USB 2.0标准,传输速度达到480Mbps),IEEE 1394接口(如IEEE 1394b 1.3.1版,速度从800Mbps起步,最高可达3.2Gbps)及传统的RS 232接口等。

常用的串行接口主要是SCSI接口。SCSI标准的全名是小型设备通用接口标准。扫描仪上常用的是SCSI II 标准。它的速度是10MB。快速SCSI标准(Ultra SCSI)速度达到了20MB,而宽式快速SCSI(简称SCSI UW)速度可达40MB。但这两种标准目前只是用来联接硬盘。

7.系统的软件配置

操作系统的功能,算法语言的种类、应用程序库等情况。 

8.可靠性

计算机系统的可靠性指标通常用“平均无故障时间”和“平均维修时间”来衡量“平均无故障时间”是指系统两次故障之间平均正常运行时间;“平均维修时间”是指从故障出现到排除故障恢复正常运行所需要的全部时间。

可靠性评价方法是通过建立可靠性模型和收集大量现场数据,利用概率统计、集合论矩阵代数等数学分析方法获得系统故障的概率分布,进而得到可靠性指标的平均值和标准偏差。