2020-04-20
內(nèi)存一般采用半導體存儲單元，包括隨機存儲器（RAM），只讀存儲器（ROM），以及高速緩存（CACHE）。只不過因為RAM是其中最重要的存儲器。（synchronous）SDRAM同步動態(tài)隨機存取存儲器：SDRAM為168腳，這是目前PENTIUM及以上機型使用的內(nèi)存。SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起，使CPU和RAM能夠共享一個時鐘周期，以相同的速度同步工作，每一個時鐘脈沖的上升沿便開始傳遞數(shù)據(jù)，速度比EDO內(nèi)存提高50%。DDR（DOUBLE DATA RATE）RAM ：SDRAM的更新?lián)Q代產(chǎn)品，他允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，這樣不需要提高時鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。
按工作原理分類
●只讀存儲器（ROM）
ROM表示只讀存儲器（Read Only Memory），在制造ROM的時候，信息（數(shù)據(jù)或程序）就被存入并永久保存。這些信息只能讀出，一般不能寫入，即使機器停電，這些數(shù)據(jù)也不會丟失。ROM一般用于存放計算機的基本程序和數(shù)據(jù)，如BIOS ROM。其物理外形一般是雙列直插式（DIP）的集成塊。
現(xiàn)在比較流行的只讀存儲器是閃存( Flash Memory)，它屬于 EEPROM(電擦除可編程只讀存儲器)的升級，可以通過電學原理反復擦寫?，F(xiàn)在大部分BIOS程序就存儲在 FlashROM芯片中。U盤和固態(tài)硬盤(SSD)也是利用閃存原理做成的。
●隨機存儲器（RAM）
內(nèi)存
內(nèi)存
隨機存儲器（Random Access Memory）表示既可以從中讀取數(shù)據(jù)，也可以寫入數(shù)據(jù)。當機器電源關閉時，存于其中的數(shù)據(jù)就會丟失。我們通常購買或升級的內(nèi)存條就是用作電腦的內(nèi)存，內(nèi)存條（SIMM）就是將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板，它插在計算機中的內(nèi)存插槽上，以減少RAM集成塊占用的空間。目前市場上常見的內(nèi)存條有1G/條，2G/條，4G/條等。
RAM分為兩種：DRAM和SRAM。
DRAM( Dynamic RAM，動態(tài)隨機存儲器)的存儲單元是由電容和相關元件做成的，電容內(nèi)存儲電荷的多寡代表信號0和1。電容存在漏電現(xiàn)象，電荷不足會導致存儲單元數(shù)據(jù)出錯，所以DRAM需要周期性刷新，以保持電荷狀態(tài)。DRAM結(jié)構(gòu)較簡單且集成度高，通常用于制造內(nèi)存條中的存儲芯片。 [4]
SRAM( Static RAM，靜態(tài)隨機存儲器)的存儲單元是由晶體管和相關元件做成的鎖存器，每個存儲單元具有鎖存“0”和“1”信號的功能。它速度快且不需要刷新操作，但集成度差和功耗較大，通常用于制造容量小但效率高的CPU緩存。
●高速緩沖存儲器（Cache）
Cache也是我們經(jīng)常遇到的概念，也就是平?？吹降囊患壘彺?L1 Cache）、二級緩存(L2 Cache）、三級緩存(L3 Cache）這些數(shù)據(jù)，它位于CPU與內(nèi)存之間，是一個讀寫速度比內(nèi)存更快的存儲器。當CPU向內(nèi)存中寫入或讀出數(shù)據(jù)時，這個數(shù)據(jù)也被存儲進高速緩沖存儲器中。當CPU再次需要這些數(shù)據(jù)時，CPU就從高速緩沖存儲器讀取數(shù)據(jù)，而不是訪問較慢的內(nèi)存，當然，如需要的數(shù)據(jù)在Cache中沒有，CPU會再去讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。
按內(nèi)存技術標準分類
按內(nèi)存技術標準可分為 SDRAM， DDR SDRAM，DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM。
1) SDRAM
(Synchronous Dynamic RAM，同步動態(tài)隨機存儲器)采用3.3V工作電壓，內(nèi)存數(shù)據(jù)位寬64位。 SDRAM與CPU通過一個相同的時鐘頻率鎖在一起，使兩者以相同的速度同步工作。 SDRAM它在每一個時鐘脈沖的上升沿傳輸數(shù)據(jù)SDRAM內(nèi)存金手指為168腳。
SDRAM內(nèi)存有以下幾種：PC66/100/133150/166，核心頻率分別為66MHz，100Mz133MHz，150MHz，166MHz。時鐘頻率、等效頻率與核心頻率相等單根 SDRAM內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高為 166MHz × 64bit ÷ 8 = 1.3GB/s。
相關概念
核心頻率：是內(nèi)存顆粒內(nèi)部存儲單元的工作頻率，即電容的刷新頻率。它是內(nèi)存工作的基礎頻率，其他頻率都是建立在它基礎之上的。
時鐘頻率：又稱內(nèi)存總線頻率，它是主板時鐘芯片提供給內(nèi)存的工作頻率。
等效頻率：又稱等效數(shù)據(jù)傳輸頻率，它是內(nèi)存與外界據(jù)交換的實際頻率。通常內(nèi)存標簽上貼的就是等效效率。
2) DDR SDRAM
( Double data Rate SDRAM，雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器)采用2.5V工作電壓，內(nèi)存數(shù)據(jù)位寬64位。 DDR SDRAM (簡稱DDR內(nèi)存)一個時鐘脈沖傳輸兩次數(shù)據(jù)，分別在時鐘脈沖的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率的SDRAM。
DDR內(nèi)存金手指為184腳。DDR內(nèi)存有以下幾種:：DDR 200 / 266 / 333400 / 500。核心頻率與時鐘頻率相等，分別為100 MHz， 133 MHz， 166 MHz， 200 MHz， 250 MHz，等效頻分別為200 MHz， 266 MHz， 333 MHz， 400 MHz， 500 MHz，請注意， DDR內(nèi)存的等效頻率是時鐘頻率的兩倍，因為DDR內(nèi)存是雙倍速率工作的。DDR內(nèi)存核心采用2位數(shù)據(jù)預讀取，也就是一次(一個脈沖)取2位。
而DDR內(nèi)存核心頻率等于時鐘頻率，等效頻率是時鐘頻率的2倍，所以內(nèi)存核心一次(一個脈沖)取出的數(shù)能及時地一次(一個脈沖)傳輸出去。單根DDR內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高為500 MHz×64 bit 8-4 GB/s。
3) DDR2 SDRAM
(Double Data Rate 2 SDRAM)采用1.8V工作電壓，內(nèi)存數(shù)據(jù)位寬64位。 DDR2內(nèi)存和DDR內(nèi)存一樣，一個時鐘脈沖傳輸兩次數(shù)據(jù)，但DDR2內(nèi)存卻擁有兩倍于上一代DDR內(nèi)存的預讀取能力，即4位數(shù)據(jù)預讀取。
DDR 2內(nèi)存金手指為240腳。DDR2內(nèi)存有以下幾種: DDR2 533 / 667 / 800 / 066。核心頻率分別為133 MHz， 166 MHz， 200 MHz， 266 MHz，時鐘頻率分別為: 266 MHz，333 MHz， 400 MHz， 533 MHz，等效頻率分別為533 MHz， 667 MHz， 800 MHz， 1066 MHz。
前面已經(jīng)說過， DDR2內(nèi)存核心采用4位數(shù)據(jù)預讀取，也就是一次(一個脈沖)取4位，如果和上一代DDR內(nèi)存一樣，時鐘頻率與核心頻率相等，等效頻率是時鐘頻率2倍的話，就無法及時地將取出的數(shù)傳輸出去；所以DDR 2內(nèi)存的時鐘頻率是核心頻率的2倍，這樣才能將相同時間間隔內(nèi)從內(nèi)存核心取出的數(shù)，在相同時間間隔內(nèi)傳輸出去。
單根DDR2內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高為1066 MH2z X 64 bit 8 - 8.6 GB/s。
4) DDR3 SDRAM
(Double Data Rate 3 SDRAM)采用1.5 V工作電壓，內(nèi)存數(shù)據(jù)位寬64位。同樣， DDR3內(nèi)存擁有兩倍于上一代DDR2內(nèi)存的預讀取能力，即8位數(shù)據(jù)預讀取。
對于DDR 3內(nèi)存，可以得出以下關系：時鐘頻率是核心頻率的4倍，等效頻率是時鐘頻率的2倍，也就是說DDR3內(nèi)存等效頻率是核心頻率的8倍。
DDR 3內(nèi)存有以下幾種: DDR3 1066 / 1333 / 1600 / 1800 / 2000。核心頻率分別為133 MHz，166 MHz， 200 MHz， 225 MHz， 250 MHz，時鐘頻率分別分533 MHz， 667 MHz， 800 MHz，900 MHz， 1000 MHz，等效頻率分別為: 1066 MHz， 1333 MHz， 1600 MHz， 1800 MHz，2000 MHz。單根DDR3內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高為2000 MHz × 64 bit÷ 8 -16 GB/s。
5) DDR4 SDRAM
(Double Data Rate 4 SDRAM)采用1.2V工作電壓，內(nèi)存數(shù)據(jù)位寬64位， 16位數(shù)據(jù)預讀取。取消雙通道機制，一條內(nèi)存即為一條通道。工作頻率最高可達4266 MHz，單根DDR4內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高為34 GB/s。
按系統(tǒng)邏輯分類
1）擴充內(nèi)存
到1984年，即286被普遍接受不久，人們越來越認識到640KB的限制已成為大型程序的障礙，這時，Intel和Lotus，這兩家硬、軟件的杰出代表，聯(lián)手制定了一個由硬件和軟件相結(jié)合的方案，此方法使所有PC機存取640KB以上RAM成為可能。而Microsoft剛推出Windows不久，對內(nèi)存空間的要求也很高，因此它也及時加入了該行列。
在1985年初，Lotus、Intel和Microsoft三家共同定義了LIM－EMS，即擴充內(nèi)存規(guī)范，通常稱EMS為擴充內(nèi)存。當時，EMS需要一個安裝在I/O槽口的內(nèi)存擴充卡和一個稱為EMS的擴充內(nèi)存管理程序方可使用。但是I/O插槽的地址線只有24位（ISA總線），這對于386以上檔次的32位機是不能適應的。所以，現(xiàn)在已很少使用內(nèi)存擴充卡?，F(xiàn)在微機中的擴充內(nèi)存通常是用軟件如DOS中的EMM386把擴展內(nèi)存模擬或擴充內(nèi)存來使用。所以，擴充內(nèi)存和擴展內(nèi)存的區(qū)別并不在于其物理存儲器的位置，而在于使用什么方法來讀寫它。下面將作進一步介紹。 [5]
前面已經(jīng)說過擴充存儲器也可以由擴展存儲器模擬轉(zhuǎn)換而成。EMS的原理和XMS不同，它采用了頁幀方式。頁幀是在1MB空間中指定一塊64KB空間（通常在保留內(nèi)存區(qū)內(nèi)，但其物理存儲器來自擴展存儲器），分為4頁，每頁16KB。EMS存儲器也按16KB分頁，每次可交換4頁內(nèi)容，以此方式可訪問全部EMS存儲器。符合EMS的驅(qū)動程序很多，常用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提供了EMM386 . EXE。
2）擴展內(nèi)存
我們知道，286有24位地址線，它可尋址16MB的地址空間，而386有32位地址線，它可尋址高達4GB的地址空間，為了區(qū)別起見，我們把1MB以上的地址空間稱為擴展內(nèi)存XMS（eXtend memory）。
擴展內(nèi)存圖解
在386以上檔次的微機中，有兩種存儲器工作方式，一種稱為實地址方式或?qū)嵎绞剑硪环N稱為保護方式。在實方式下，物理地址仍使用20位，所以最大尋址空間為1MB，以便與8086兼容。保護方式采用32位物理地址，尋址范圍可達4GB。DOS系統(tǒng)在實方式下工作，它管理的內(nèi)存空間仍為1MB，因此它不能直接使用擴展存儲器。為此，Lotus、Intel、AST及Microsoft公司建立了MS－DOS下擴展內(nèi)存的使用標準，即擴展內(nèi)存規(guī)范XMS。我們常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理擴展內(nèi)存的驅(qū)動程序。
擴展內(nèi)存管理規(guī)范的出現(xiàn)遲于擴充內(nèi)存管理規(guī)范。
3）高端內(nèi)存區(qū)
在實方式下，內(nèi)存單元的地址可記為：
段地址：段內(nèi)偏移
通常用十六進制寫為XXXX：XXXX。實際的物理地址由段地址
內(nèi)存
內(nèi)存
左移4位再和段內(nèi)偏移相加而成。若地址各位均為1時，即為FFFF：FFFF。其實際物理地址為：FFF0+FFFF=10FFEF，約為1088KB.這已超過1MB范圍進入擴展內(nèi)存了。這個進入擴展內(nèi)存的區(qū)域約為64KB，是1MB以上空間的第一個64KB。我們把它稱為高端內(nèi)存區(qū)HMA（High Memory Area）。HMA的物理存儲器是由擴展存儲器取得的。因此要使用HMA，必須要有物理的擴展存儲器存在。此外HMA的建立和使用還需要XMS驅(qū)動程序HIMEM.SYS的支持，因此只有裝入了HIMEM.SYS之后才能使用HMA。
4）上位內(nèi)存
為了解釋上位內(nèi)存的概念，我們還得回過頭看看保留內(nèi)存區(qū)。保留內(nèi)存區(qū)是指640KB～1024KB（共384KB）區(qū)域。這部分區(qū)域在PC誕生之初就明確是保留給系統(tǒng)使用的，用戶程序無法插足。但這部分空間并沒有充分使用，因此大家都想對剩余的部分打主意，分一塊地址空間（注意：是地址空間，而不是物理存儲器）來使用。于是就得到了又一塊內(nèi)存區(qū)域UMB。
UMB（Upper Memory Blocks）稱為上位內(nèi)存或上位內(nèi)存塊。它是由擠占保留內(nèi)存中剩余未用的空間而產(chǎn)生的，它的物理存儲器仍然取自物理的擴展存儲器，它的管理驅(qū)動程序是EMS驅(qū)動程序。
5）影子內(nèi)存
對于裝有1MB或1MB以上物理存儲器的機器，其640KB～1024KB這部分物理存儲器如何使用的問題。由于這部分地址空間已分配為系統(tǒng)使用，所以不能再重復使用。為了利用這部分物理存儲器，在某些386系統(tǒng)中，提供了一個重定位功能，即把這部分物理存儲器的地址重定位為1024KB～1408KB。這樣，這部分物理存儲器就變成了擴展存儲器，當然可以使用了。但這種重定位功能在當今高檔機器中不再使用，而把這部分物理存儲器保留作為Shadow存儲器。Shadow存儲器可以占據(jù)的地址空間與對應的ROM是相同的。Shadow由RAM組成，其速度大大高于ROM。當把ROM中的內(nèi)容（各種BIOS程序）裝入相同地址的Shadow RAM中，就可以從RAM中訪問BIOS，而不必再訪問ROM。這樣將大大提高系統(tǒng)性能。因此在設置CMOS參數(shù)時，應將相應的Shadow區(qū)設為允許使用（Enabled）。
總結(jié)
經(jīng)過上面分析，內(nèi)存儲器的劃分可歸納如下：
●基本內(nèi)存占據(jù)0～640KB地址空間。
●保留內(nèi)存占據(jù)640KB～1024KB地址空間。分配給顯示緩沖存儲器、各適配卡上的ROM和系統(tǒng)ROM BIOS，剩余空間可作上位內(nèi)存UMB。UMB的物理存儲器取自物理擴展存儲器。此范圍的物理RAM可作為
內(nèi)存
內(nèi)存
Shadow RAM使用。
●上位內(nèi)存（UMB）利用保留內(nèi)存中未分配使用的地址空間建立，其物理存儲器由物理擴展存儲器取得。UMB由EMS管理，其大小可由EMS驅(qū)動程序設定。
●高端內(nèi)存（HMA）擴展內(nèi)存中的第一個64KB區(qū)域（1024KB～1088KB）。由HIMEM.SYS建立和管理。
●XMS內(nèi)存符合XMS規(guī)范管理的擴展內(nèi)存區(qū)。其驅(qū)動程序為HIMEM.SYS。
●EMS內(nèi)存符合EMS規(guī)范管理的擴充內(nèi)存區(qū)。其驅(qū)動程序為EMM386.EXE等。
其他類型
SRAM
SRAM（Static RAM）意為靜態(tài)隨機存儲器。SRAM數(shù)據(jù)不需要通過不斷地刷新來保存，因此速度比DRAM（動態(tài)隨機存儲器）快得多。但是SRAM具有的缺點是：同容量相比DRAM需要非常多的晶體管，發(fā)熱量也非常大。因此SRAM難以成為大容量的主存儲器，通常只用在CPU、GPU中作為緩存，容量也只有幾十K至幾十M。
SRAM目前發(fā)展出的一個分支是eSRAM（Enhanced SRAM），為增強型SRAM，具備更大容量和更高運行速度。
RDRAM
RDRAM是由RAMBUS公司推出的內(nèi)存。RDRAM內(nèi)存條為16bit，但是相比同期的SDRAM具有更高的運行頻率，性能非常強。
然而它是一個非開放的技術，內(nèi)存廠商需要向RAMBUS公司支付授權(quán)費。并且RAMBUS內(nèi)存的另一大問題是不允許空通道的存在，必須成對使用，空閑的插槽必須使用終結(jié)器。因此，除了短壽的Intel i820和i850芯片組對其提供支持外，PC平臺沒有支持RAMBUS內(nèi)存的芯片組。
可以說，它是一個優(yōu)秀的技術，但不是一個成功的商業(yè)產(chǎn)品。
XDR RAM
XDR內(nèi)存是RDRAM的升級版。依舊由RAMBUS公司推出。XDR就是“eXtreme Data Rate”的縮寫。
XDR依舊存在RDRAM不能大面普及的那些不足之處。因此，XDR內(nèi)存的應用依舊非常有限。比較常見的只有索尼的PS3游戲機。
Fe-RAM
鐵電存儲器是一種在斷電時不會丟失內(nèi)容的非易失存儲器，具有高速、高密度、低功耗和抗輻射等優(yōu)點。由于數(shù)據(jù)是通過鐵元素的磁性進行存儲，因此，鐵電存儲器無需不斷刷新數(shù)據(jù)。其運行速度將會非常樂觀。而且它相比SRAM需要更少的晶體管。它被業(yè)界認為是SDRAM的最有可能的替代者。
MRAM
磁性存儲器。它和Fe-RAM具有相似性，依舊基于磁性物質(zhì)來記錄數(shù)據(jù)。
OUM
相變存儲器。
奧弗辛斯基（Stanford Ovshinsky）在1968年發(fā)表了第一篇關于非晶體相變的論文，創(chuàng)立了非晶體半導體學。一年以后，他首次描述了基于相變理論的存儲器：材料由非晶體狀態(tài)變成晶體，再變回非晶體的過程中，其非晶體和晶體狀態(tài)呈現(xiàn)不同的反光特性和電阻特性，因此可以利用非晶態(tài)和晶態(tài)分別代表“0”和“1”來存儲數(shù)據(jù)。
下一條: 內(nèi)存的常見誤解是什么？
