內存基礎知識專題
2020-10-26 22:25:03
供稿：網友
計算機是由哪幾部分組成的呢？簡單的說，一個完整的計算機系統是由軟件和硬件組成的。其中，硬件部分由中央處理單元（運算器和控制器）、存儲器和輸入/輸出設備構成。這次我們要談的是存儲器方面的內容。
先給大家看三句話：
A． 我的PC 有1GB的內存。
B． 我的PC 有5GB的存儲器。
C． 我的PC 有5GB 的內存。
唔，有似曾相識的感覺。沒錯，這是某個笑話的三種表達方式，但只有其中的一個可以認為是真正的笑話。到底是哪一個呢？先說A，如果有錢，給自己的電腦插上1GB的內存是可能的；而B，既然說是存儲器，也可以包括硬盤了，話說的滴水不漏，也沒留下笑柄；最后到C，因為目前個人電腦上使用的主板一般只能支持到1GB的內存，即使是INTEL目前最高階的450NX芯片組也只能支持到4GB--所以，用5GB的內存是胡扯的啦。
現在我們可以知道的一點是：存儲器包括主存和輔存。主存具有速度快、價格高、容量小的特點，負責直接與CPU交換指令和數據。輔存速度慢、價格低、容量大，可以用來保存程序和數據。常見的輔存如硬盤、軟盤等，而現在的主存一般就是指半導體集成電路存儲器了。那主存和內存有什么關系呢？可以這么認為：主存就是廣義的內存。
廣義的內存分為隨機存儲器（RAM，RANDOM ACCESS MEMORY）和只讀存儲器（ROM，READ ONLY MEMORY）。
一、 RAM
RAM是指通過指令可以隨機的、個別的對各個存儲單元進行訪問的存儲器，一般訪問時間基本固定，而與存儲單元地址無關。RAM的速度比較快，但其保存的信息需要電力支持，一旦丟失供電即數據消失，所以又叫易失性存儲器，還有一種很有趣的叫法是"揮發性存儲器"，當然這里"揮發"掉的是數據而不是物理上的芯片。
RAM又分動態存儲器（DRAM，DYNAMIC RAM）和靜態存儲器（SRAM，STATIC RAM）。SRAM是利用雙穩態觸發器來保存信息的，只要不斷電，信息是不會丟失的，所以謂之靜態；DRAM利用MOS （金屬氧化物半導體）電容存儲電荷來儲存信息，大家都知道，電容是會漏電的，所以必須通過不停的給電容充電來維持信息，這個充電的過程叫再生或刷新（REFRESH）。由于電容的充放電是需要相對較長的時間的，DRAM的速度要慢于SRAM。但SRAM免刷新的優點需要較復雜的電路支持，如一個典型的SRAM的存儲單元需要六個晶體管（三極管）構成，而DRAM的一個存儲單元最初需要三個晶體管和一個電容，后來經過改進，就只需要一個晶體管和一個電容了。由此可見，DRAM的成本、集成度、功耗等明顯優于SRAM。
（一） DRAM
DRAM就是我們常說的內存，這顯然就是狹義的內存概念了。后面我們說的內存也是這個狹義的概念--DRAM。常見的DRAM有許多規格，如FPM DRAM 、EDO DRAM、BEDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、SLDRAM、RDRAM、DIRECT RDRAM等。
1． FPM DRAM（FAST PAGE MODE DRAM，快速頁模式DRAM）
傳統的DRAM在存取一個BIT的數據時，必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數據。FRM DRAM對此做了改進，在觸發了行地址后，如果CPU需要的地址在同一行內，則可以連續輸出列地址而不必再輸出行地址了。由于一般的程序和數據在內存中排列的地址是連續的，這種情況下輸出行地址后連續輸出列地址就可以得到所需要的數據。因此FPM DRAM的設計可以提高內存的傳輸速率。在96年以前，在486時代和PENTIUM時代的初期，FPM DRAM被大量使用。
2． EDO DRAM（EXTENDED DATA OUT DRAM，擴充數據輸出DRAM）
傳統的DRAM和FPM DRAM 在存取每一BIT 數據時必須輸出行地址和列地址并使其穩定一段時間，然后才能讀寫有效的數據。而下一個BIT的地址必須等待這次讀寫操作完成才能輸出。EDO DRAM對FPM DRAM 的改進主要是縮短等待輸出地址的時間。EDO DRAM不必等待資料的讀寫操作是否完成，只要規定的有效時間一到就可以準備輸出下一個地址，由此可以減小等待時間。從另一個角度說，EDO DRAM 在讀寫數據的同時進行下一地址的準備工作，提高了工作效率。后期的486系統開始支持EDO DRAM，到96年后期，EDO DRAM開始執行。
3． BEDO DRAM （BURST EDO DRAM ，突發式EDO DRAM）
BEDO DRAM是突發式的讀取方式，也就是當一個數據地址被送出后，剩下的三個數據每一個都只需要一個周期就能讀取。BEDO 的主要加強之處是在芯片上增加了一個地址計數器來追蹤下一個地址。BEDO DRAM可以一次存取一批數據而EDO DRAM只能存取一組數據，所以BEDO DRAM比EDO DRAM更快。但BEDO DRAM 在內存市場上只是曇花一現，只有很少的主板支持（如VIA APOLLO VP2），很快就被DRAM替代了。
4． SDRAM（SYNCHRONOUS DRAM）
SDRAM 的最大特點就是可以與CPU的外頻同步，可以取消等待周期，減少了數據傳輸的延遲。而此前的DRAM 都使用異步方式工作，由于沒有與系統的外頻同步，在存取數據時，系統必須等待若干時序才能接受和送出數據，如SDRAM可以使存儲器控制器知道在哪一個時鐘脈沖周期使數據請求使能，因此數據可在脈沖沿來到之前便開始傳輸，而EDO DRAM每隔2時鐘才開始傳輸，FPM DRAM每隔3個時鐘脈沖周期才開始傳輸，從而制約了傳輸率。當CPU的頻率越來越高后，異步DRAM的數據傳輸率就成為系統的瓶頸，而且，隨著頻率的提高，異步DRAM與SDRAM的性能差距會越來越大。
對DRAM而言，除了容量，最重要的指標就是速度了。一般FPM DRAM和EDO DRAM的速度在0~70ns之間，SDRAM的速度在10 ns左右。由于SDRAM的工作速度與系統的外頻保持一致，所以SDRAM的速度標識可以換算成工作頻率，如100 ns的SDRAM的頻率是1 s/10 ns=100 MHz，同理，8 ns的SDRAM的工作頻率是125 MHz，12 ns的SDRAM 的工作頻率是83 MHz，15ns的SDRAM的工作頻率是66 MHz。由于目前流行的是PC100的SDRAM，讀者在采購內存時絕大多數希望選購符合PC100規范的SDRAM。PC100規格非常復雜，我們應該了解的部分主要是內存條上應帶SPD，內存工作頻率為100 MHz時，CL應為2或3個clk，最好為2 clk，tAC必須不超過6 ns等。
除了以上PC100規范要求的一些性能指標外，一個真正的發燒友還應該關心一下SDRAM芯片其他幾個很重要的指標：如芯片的輸出位寬、功耗（電壓）等，因為這些指標也決定了內存的超頻潛力--給內存超頻的時候還是很多的，即使不超頻，性能好的內存也意味著更高的穩定裕度和更好的升級潛力。
（二） SRAM
SRAM的速度快但昂貴，一般用小容量的SRAM作為更高速CPU和較低速DRAM 之間的緩存（cache）.SRAM也有許多種，如AsyncSRAM (Asynchronous SRAM,異步SRAM)、Sync SRAM (Synchronous SRAM,同步SRAM)、PBSRAM (Pipelined Burst SRAM,管道突發SRAM)，還有INTEL沒有公布細節的CSRAM等。
