內(nèi)存基礎(chǔ)知識專題
互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間:2009-04-21 01:16:55 作者:佚名
我要評論
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(tǒng)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(shè)備構(gòu)成。這次我們要談的是存儲器方面的內(nèi)容。
先
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(tǒng)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(shè)備構(gòu)成。這次我們要談的是存儲器方面的內(nèi)容。
先給大家看三句話:
A. 我的PC 有1GB的內(nèi)存。
B. 我的PC 有5GB的存儲器。
C. 我的PC 有5GB 的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)存是胡扯的啦。
現(xiàn)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(zé)直接與CPU交換指令和數(shù)據(jù)。輔存速度慢、價格低、容量大,可以用來保存程序和數(shù)據(jù)。常見的輔存如硬盤、軟盤等,而現(xiàn)在的主存一般就是指半導(dǎo)體集成電路存儲器了。那主存和內(nèi)存有什么關(guān)系呢?可以這么認為:主存就是廣義的內(nèi)存。
廣義的內(nèi)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(guān)。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(shù)據(jù)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(fā)性存儲器",當(dāng)然這里"揮發(fā)"掉的是數(shù)據(jù)而不是物理上的芯片。
RAM又分動態(tài)存儲器(DRAM,DYNAMIC RAM)和靜態(tài)存儲器(SRAM,STATIC RAM)。SRAM是利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)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(tài);DRAM利用MOS (金屬氧化物半導(dǎo)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(yōu)點需要較復(fù)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(gòu)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(jīng)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(yōu)于SRAM。
(一) DRAM
DRAM就是我們常說的內(nèi)存,這顯然就是狹義的內(nèi)存概念了。后面我們說的內(nèi)存也是這個狹義的概念--DRAM。常見的DRAM有許多規(guī)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(tǒng)的DRAM在存取一個BIT的數(shù)據(jù)時,必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數(shù)據(jù)。FRM DRAM對此做了改進,在觸發(fā)了行地址后,如果CPU需要的地址在同一行內(nèi),則可以連續(xù)輸出列地址而不必再輸出行地址了。由于一般的程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中排列的地址是連續(xù)的,這種情況下輸出行地址后連續(xù)輸出列地址就可以得到所需要的數(shù)據(jù)。因此FPM DRAM的設(shè)計可以提高內(nèi)存的傳輸速率。在96年以前,在486時代和PENTIUM時代的初期,F(xiàn)PM DRAM被大量使用。
2. EDO DRAM(EXTENDED DATA OUT DRAM,擴充數(shù)據(jù)輸出DRAM)
傳統(tǒng)的DRAM和FPM DRAM 在存取每一BIT 數(shù)據(jù)時必須輸出行地址和列地址并使其穩(wěn)定一段時間,然后才能讀寫有效的數(shù)據(jù)。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(guī)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(shù)據(jù)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(tǒng)開始支持EDO DRAM,到96年后期,EDO DRAM開始執(zhí)行。
3. BEDO DRAM (BURST EDO DRAM ,突發(fā)式EDO DRAM)
BEDO DRAM是突發(fā)式的讀取方式,也就是當(dāng)一個數(shù)據(jù)地址被送出后,剩下的三個數(shù)據(jù)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(shù)器來追蹤下一個地址。BEDO DRAM可以一次存取一批數(shù)據(jù)而EDO DRAM只能存取一組數(shù)據(jù),所以BEDO DRAM比EDO DRAM更快。但BEDO DRAM 在內(nèi)存市場上只是曇花一現(xiàn),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(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t。而此前的DRAM 都使用異步方式工作,由于沒有與系統(tǒng)的外頻同步,在存取數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)必須等待若干時序才能接受和送出數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)請求使能,因此數(shù)據(jù)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,F(xiàn)PM 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(dāng)CPU的頻率越來越高后,異步DRAM的數(shù)據(jù)傳輸率就成為系統(tǒng)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(biāo)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(tǒng)的外頻保持一致,所以SDRAM的速度標(biāo)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(nèi)存時絕大多數(shù)希望選購符合PC100規(guī)范的SDRAM。PC100規(guī)格非常復(fù)雜,我們應(yīng)該了解的部分主要是內(nèi)存條上應(yīng)帶SPD,內(nèi)存工作頻率為100 MHz時,CL應(yīng)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(guī)范要求的一些性能指標(biāo)外,一個真正的發(fā)燒友還應(yīng)該關(guān)心一下SDRAM芯片其他幾個很重要的指標(biāo):如芯片的輸出位寬、功耗(電壓)等,因為這些指標(biāo)也決定了內(nèi)存的超頻潛力--給內(nèi)存超頻的時候還是很多的,即使不超頻,性能好的內(nèi)存也意味著更高的穩(wěn)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(fā)SRAM),還有INTEL沒有公布細節(jié)的CSRAM等。
先給大家看三句話:
A. 我的PC 有1GB的內(nèi)存。
B. 我的PC 有5GB的存儲器。
C. 我的PC 有5GB 的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)存是胡扯的啦。
現(xiàn)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(zé)直接與CPU交換指令和數(shù)據(jù)。輔存速度慢、價格低、容量大,可以用來保存程序和數(shù)據(jù)。常見的輔存如硬盤、軟盤等,而現(xiàn)在的主存一般就是指半導(dǎo)體集成電路存儲器了。那主存和內(nèi)存有什么關(guān)系呢?可以這么認為:主存就是廣義的內(nèi)存。
廣義的內(nèi)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(guān)。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(shù)據(jù)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(fā)性存儲器",當(dāng)然這里"揮發(fā)"掉的是數(shù)據(jù)而不是物理上的芯片。
RAM又分動態(tài)存儲器(DRAM,DYNAMIC RAM)和靜態(tài)存儲器(SRAM,STATIC RAM)。SRAM是利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)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(tài);DRAM利用MOS (金屬氧化物半導(dǎo)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(yōu)點需要較復(fù)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(gòu)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(jīng)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(yōu)于SRAM。
(一) DRAM
DRAM就是我們常說的內(nèi)存,這顯然就是狹義的內(nèi)存概念了。后面我們說的內(nèi)存也是這個狹義的概念--DRAM。常見的DRAM有許多規(guī)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(tǒng)的DRAM在存取一個BIT的數(shù)據(jù)時,必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數(shù)據(jù)。FRM DRAM對此做了改進,在觸發(fā)了行地址后,如果CPU需要的地址在同一行內(nèi),則可以連續(xù)輸出列地址而不必再輸出行地址了。由于一般的程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中排列的地址是連續(xù)的,這種情況下輸出行地址后連續(xù)輸出列地址就可以得到所需要的數(shù)據(jù)。因此FPM DRAM的設(shè)計可以提高內(nèi)存的傳輸速率。在96年以前,在486時代和PENTIUM時代的初期,F(xiàn)PM DRAM被大量使用。
2. EDO DRAM(EXTENDED DATA OUT DRAM,擴充數(shù)據(jù)輸出DRAM)
傳統(tǒng)的DRAM和FPM DRAM 在存取每一BIT 數(shù)據(jù)時必須輸出行地址和列地址并使其穩(wěn)定一段時間,然后才能讀寫有效的數(shù)據(jù)。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(guī)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(shù)據(jù)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(tǒng)開始支持EDO DRAM,到96年后期,EDO DRAM開始執(zhí)行。
3. BEDO DRAM (BURST EDO DRAM ,突發(fā)式EDO DRAM)
BEDO DRAM是突發(fā)式的讀取方式,也就是當(dāng)一個數(shù)據(jù)地址被送出后,剩下的三個數(shù)據(jù)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(shù)器來追蹤下一個地址。BEDO DRAM可以一次存取一批數(shù)據(jù)而EDO DRAM只能存取一組數(shù)據(jù),所以BEDO DRAM比EDO DRAM更快。但BEDO DRAM 在內(nèi)存市場上只是曇花一現(xiàn),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(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t。而此前的DRAM 都使用異步方式工作,由于沒有與系統(tǒng)的外頻同步,在存取數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)必須等待若干時序才能接受和送出數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)請求使能,因此數(shù)據(jù)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,F(xiàn)PM 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(dāng)CPU的頻率越來越高后,異步DRAM的數(shù)據(jù)傳輸率就成為系統(tǒng)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(biāo)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(tǒng)的外頻保持一致,所以SDRAM的速度標(biāo)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(nèi)存時絕大多數(shù)希望選購符合PC100規(guī)范的SDRAM。PC100規(guī)格非常復(fù)雜,我們應(yīng)該了解的部分主要是內(nèi)存條上應(yīng)帶SPD,內(nèi)存工作頻率為100 MHz時,CL應(yīng)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(guī)范要求的一些性能指標(biāo)外,一個真正的發(fā)燒友還應(yīng)該關(guān)心一下SDRAM芯片其他幾個很重要的指標(biāo):如芯片的輸出位寬、功耗(電壓)等,因為這些指標(biāo)也決定了內(nèi)存的超頻潛力--給內(nèi)存超頻的時候還是很多的,即使不超頻,性能好的內(nèi)存也意味著更高的穩(wěn)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(fā)SRAM),還有INTEL沒有公布細節(jié)的CSRAM等。
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