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电脑内存知识详解-电脑组装与维修实战

时间:2023-10-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:本小节“问答2”将详细介绍内存颗粒的内部结构。举例来说,目前常见的大容量内存条容量为8GB,而DDR4内存则完全可以达到64GB,甚至128GB。而电压方面,DDR4内存将会使用20nm以下的工艺来制造,电压从DDR3内存的1.5V降低至DDR4内存的1.2V,移动版的SO-DIMMDDDR4的电压还会降得更低。

电脑内存知识详解-电脑组装与维修实战

问答1:内存由哪些元件组成?

从外观看,内存主要由电路板、内存芯片、内存引脚(金手指)、散热片等组成,如图2-24所示。

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图2-24 内存的外部结构

内存芯片内存芯片也叫“内存颗粒”,是电路板上的存储装置。本小节“问答2”将详细介绍内存颗粒的内部结构。

电路板电路板是内存的基板,在PCB板上刻上电路,所有的内存颗粒和电阻等元件都安装在这个电路板上。

内存引脚金手指):内存引脚是内存与主板连接的接口,因为内存引脚一般是铜制品,所以俗称“金手指”。

定位卡口将内存插到主板内存插槽中的时候,通过定位卡口可以快速判断内存的正反,还能避免不同型号的内存误插。

固定卡口当把内存插在内存插槽上的时候,插槽两边的卡子可以咬合在固定卡口上,从而达到固定内存的目的。

散热片散热片是给内存颗粒散热用的,一般内存不带散热片。

除了上面介绍的内存结构外,内存上还有一些标签,如图2-25所示。

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图2-25 内存上的标签

标签标注着内存的类型、容量、位宽、频率和序列号等信息。

代理商标签很多内存上都贴有代理商标签,从这可以看出内存的来路,在保修和退换时有一些作用。

问答2:内存的内部结构是怎样的?

内存的内部结构指的是内存颗粒的内部结构。内存颗粒的生产厂商主要有现代、三星、镁光、奇梦达等。如图2-26所示为内存芯片的内部结构。

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图2-26 内存芯片的内部结构

内存颗粒与CPU一样,都依次有序地排列着很多存储装置,不同的是,内存通常使用类似蓄电池的电容(Capacitor),用电容带电状态来表示“1”,用电容放电状态来表示“0”。这样的电容带电量非常小,存储一定量的电荷后,如果置之不理,很快就会失去电荷,所以必须每过一定时间就刷新一次电容。内存就是由无数个这样的电容组成的。

前面介绍了能够存储“0”和“1”的电容,这就是电脑应用中最小的存储单位“位(bit)”。为了能够连续存放一个二进制数字,把连续的几个电容组合在一起,表示为一个“存储单元”(Cell)。一般用8个电容表示一个二进制数,这就是电脑中常用的单位“字节”(Byte)了。

问答3:DDR3内存与DDR4内存有何区别?

大家在购买内存时,会发现既有DDR4内存还有DDR3内存,那么,它们之间有什么区别呢?DDR4属于第四代DDR内存,它与前一代内存DDR3的区别主要有以下几个方面。

1.外形差异

首先,DDR4内存的针脚数增加到了284个,DDR3内存只有240个,由于内存整体长度不变,所以相邻针脚之间的距离从1.00mm减到了0.85mm,而每个针脚本身的宽度为0.60±0.03mm。

另外一个明显的差别是DDR4内存底部的金手指不再是直的,而是呈弯曲状。从左侧数,第35针开始变长,到第47针达到最长,然后从第105针开始缩短,到第117针回到最短。

最后是接口位置也发生了改变,金手指中间的“缺口”位置相比DDR3内存更加靠近中间,这样做的目的就是防止用户插错内存,历代内存产品升级均如此,如图2-27所示。

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图2-27 DDR3内存和DDR4内存的外形差异

2.容量和电压差异(www.xing528.com)

DDR4内存在使用了3DS堆叠封装技术后,单条内存的容量最大可以达到目前产品容量的8倍之多。举例来说,目前常见的大容量内存条容量为8GB(单颗芯片512MB,共16颗),而DDR4内存则完全可以达到64GB,甚至128GB。

而电压方面,DDR4内存将会使用20nm以下的工艺来制造,电压从DDR3内存的1.5V降低至DDR4内存的1.2V,移动版的SO-DIMMDDDR4的电压还会降得更低。

3.性能差异

DDR4内存最重要的使命当然是提高频率和带宽。DDR4内存的每个针脚都可以提供2Gbit/s(256MB/s)的带宽,DDR4-3200则是51.2GB/s,比DDR3-1866高出了70%。

DDR3内存采用多点分支总线连接方式,DDR4内存采用点对点总线。相比之下,点对点相当于一条主管道只对应一个注水管,大大简化了内存模块的设计,更容易达到更高的频率。另外,3DS封装技术不断扩增DDR4内存容量,从而可以很轻松地提升系统内存总量,这样即便每通道只能支持一根内存,保障系统平衡运行也不会有问题。

问答4:什么是双通道、三通道?

1.双通道

双通道内存技术,是为了满足CPU带宽而开发的。当时,英特尔Pentium4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(QuadDataRate,四倍数据速率)技术,其FSB(FrontSide Bus,前端总线)频率是外频的4倍。英特尔Pentium4的FSB频率分别是400MHz、533MHz、800MHz,总线带宽分别是3.2GB/s、4.2GB/s、6.4GB/s,而DDR266、DDR333、DDR400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/s、2.7GB/s、3.2GB/s。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽,导致内存成为系统的性能瓶颈,如图2-28所示。

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图2-28 内存瓶颈

在双通道内存模式下,双通道DDR266、DDR333、DDR400所能提供的内存带宽分别达到4.2GB/s、5.4GB/s、6.4GB/s。在这里可以看到,双通道DDR400内存刚好可以满足800MHzFSBPentium4处理器的带宽需求,所以为了解决这个内存瓶颈问题,增加了一个内存向CPU传送数据的通道,也就是双通道了。

其实,双通道就是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器。双通道体系的两个内存控制器是独立的、具备互补性的智能内存控制器,因此两者能并行工作,并且,这两个内存控制器可以通过CPU分别寻址、读取数据,从而理论上使内存的带宽增加一倍,数据存取速度也相应增加一倍。

双通道中的两个独立、具备互补性的智能内存控制器,能够实现彼此间零等待时间。例如,当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补的“天性”可以让有效等待时间缩减50%,因此双通道技术使内存的带宽翻了一番。如图2-29所示为双通道内存插槽。

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图2-29 双通道内存插槽

因此,双通道技术的核心在于芯片组(北桥)可以在两个不同的数据通道上分别寻址、读取数据,内存可以达到128bit/s的带宽。

双通道内存一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用。此外,有些主板还要在BIOS进行设置,主板说明书上一般都会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,读者可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到或者某些画面屏蔽了主板自检显示信息,导致无法看到这些信息。但是我们可以用一些软件查看,比如CPU- Z。可以查看通道模式信息。如图2-30所示,在“Memory”选项卡中,如果“Channels#”选项为“Dual”,就表示已经实现了双通道。

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图2-30 软件CPU-Z检测内存双通道

另外,两条2GB的内存构成双通道的效果会比一条4G的内存效果好。

2.三通道

随着CPU不断地更新,性能在不断地增强,FSB频率也越来越高,三通道技术应运而生。

双通道的出现是由于单通道内存读写成为数据交换的瓶颈,而三通道内存技术,实际上可以看作是双通道内存技术的后续技术发展,也就是说,双通道内存技术已经不能满足CPU的高速发展,三通道内存技术随着Inte lCore i7平台的发布而产生了。Intel之所以能够轻松实现三通道内存技术,与IntelCore i7平台应用的QPI直连总线技术是密切相关的,或者说QPI直连总线技术,是三通道内存技术能够实现的一个重要因素。

与双通道内存技术类似,三通道内存技术主要也是为了提升内存与处理器之间的通信带宽。三通道内存将内存总线位宽扩大到了64bit×3=192bit。若同时采用DDR31600内存,内存总线带宽可达到1600MHz×192bit/8=38.4Gb/s,因此,内存带宽得到了巨大的提升。另外,内存控制器配合三通道内存技术,就可以直接和内存进行数据交换,内存延迟的影响就能够降低到最低的可控范围,这是一个非常重要的改变。

三通道和双通道在内存的应用上有所不同。若想实现三通道,主板内存条数须为3的倍数,不能为2或4。若主板上插了两根内存条,那么该主板系统的运行模式为双通道模式;若主板内存条数为4,主板系统会自动进入单通道模式。此外,由于每个内存模组的容量和速度均相同,因此还需要以三通道的方式将内存正确插入主板。目前,三通道技术内存已经不受单根内存容量的限制了。

若某主板支持三通道,那么该主板至少要有3个内存插槽,而且通常这3个内存插槽会采用同一种颜色。所以,在购买主板时,观察内存插槽的个数和颜色也能对主板有一个简单的认识。

若电脑已经正确插入了3根内存条,那么电脑会自动识别,并运行在三通道模式。此时可以通过软件来检测电脑是否已经运行在三通道模式。在软件CPU-Z的“Memory”选项卡中的“Channels”选项,如果这里显示“Triple”,就表示已经实现了三通道通道,如图2-31所示。

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图2-31 用软件CPU-Z检测内存三通道

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