5.4　内存的工作原理

4.电容

PCB板上必不可少的电子元件就是电容和电阻，这是为了提高电气性能的需要。电容采用贴片式电容，因为内存条的体积较小，不可能使用直立式电容，但这种贴片式电容性能也不差，它为提高内存条的稳定性起了很大作用。

5.电阻

电阻也是采用贴片式设计，一般好的内存条电阻的分布规划也很整齐合理。

6.内存固定卡缺口

内存插到主板上后，主板上的内存插槽会有两个夹子牢固地扣住内存，这个缺口便是用于固定内存用的。

7.内存脚缺口

内存脚缺口一是用来防止内存插反（只有一侧有），二是用来区分不同的内存，以前的SDRAM内存条是有两个缺口的，而DDR则只有一个缺口，不能混插。

8.SPD芯片

SPD是一个八脚的小芯片，位置一般处在内存条正面的右侧，它实际上是一个EEPROM可擦写存储器，容量有256KB，里面记录了诸如内存的速度、容量、电压与行、列地址、带宽等参数信息。当开机时，计算机的BIOS将自动读取SPD中记录的信息，以协调计算机系统更好地工作。从PC100时代开始，PC100标准中就规定符合PC100标准的内存条必须安装SPD，而且主板也可以从SPD中读取到内存的信息，并按SPD的规定来使内存获得最佳的工作环境。

当CPU需要内存中的数据时，它会向内存控制器发出要求，内存控制器再将要求发送至内存，并在接收数据时向CPU报告整个周期（从CPU到内存控制器，内存再回到CPU）所需的时间。数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长，为此缓冲区被广泛应用。当CPU接收到指令后，它会最先向CPU中的一级缓存（L1 Cache）去寻找相关的数据，一级缓存是与CPU同频运行的，由于容量较小，所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存（L2 Cache）寻找，同样的道理，当所需要的数据在二级缓存中也不存在时，会继续转向L3 Cache、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的，因此几乎每一步操作都得经过内存，这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来，内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现，这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。

从功能上理解，可以将内存看作是内存控制器与CPU之间的桥梁，内存也就相当于“仓库”。内存的容量决定“仓库”的大小，而内存的速度决定“桥梁”的宽窄。而内存速度实际上应该用“内存带宽”来表述更为确切。内存带宽＝总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。如何提高内存带宽？这受到制作工艺的限制，总线频率很难在短时间内成倍提高。DDR、DDR2、DDR3内存技术的发展使总线宽度不断增加，特别是一个时钟周期内交换的数据包个数成倍增加。而通过多个内存控制器并行工作可以起到更好的效果，如今热门的双通道、三通道内存控制技术的应用是当前提高内存带宽最好的选择。

内存工作中有以下几个重要过程和概念：

1.内存寻址

首先，内存从CPU获得查找某个数据的指令，然后再找出存取资料的位置（这个动作称为“寻址”），它先定出横坐标（也就是“列地址”），再定出纵坐标（也就是“行地址”），这就好像在地图上画个十字标记一样，非常准确地定出这个地址。

2.内存传输

为了存储资料，或者是从内存内部读取资料，CPU都会为这些读取或写入的资料编上地址（也就是我们所说的十字寻址方式），此时，CPU会通过地址总线（Address Bus）将地址送到内存，然后数据总线（Data Bus）就会把对应的正确数据送往微处理器，传回去给CPU使用。

3.存取时间

存取时间就是指CPU读或写内存中资料的过程所用的时间。

4.内存延迟

内存延迟实际上指的是系统需要等待多长时间，内存才能做好发送或接收数据的准备。处理器等待的时间越短，整机的性能就越好。

5.数据位宽度和带宽

数据位宽度是指内存在一个时钟周期内可以传送的数据的长度，单位为bit；内存带宽则是指内存的数据传输速率。

6.双通道内存技术

双通道内存技术其实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发生作用。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器，理论上，两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作，使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。比较典型的是，Intel弹性双通道内存技术，使用不同容量，不同规格甚至不成对的内存组成双通道，让系统配置和内存升级更具弹性。其又可分为对称双通道工作模式和非对称双通道模式。

一般的ATX主板上都会有分为两种不同颜色的4根内存插槽，相邻不同颜色的两根插槽组成一个内存通道。图5-5所示为4根双通道内存插槽。

注意

要组成双通道内存需要主板或CPU集成双通道内存控制器才可以，并且需要两条内存插槽，需要强调的是对内存条的要求，Intel官方文档对组建双通道的内存条有着严格的限制，必须是相同容量、相同结构（如单面、双面或内存颗粒的数量、每个颗粒的位宽等参数必须相同）和相同品牌（不同品牌内存的SPD信息有可能不同）的内存才行。当然，这只是Intel为了保证双通道正常运行提出的要求。