内存学习2

RAM - 工作原理

　　每一个内存单元是由一个能短暂存储电荷的电容器构成的，这电荷表示内存单元所存储的信息代表什么含义，如果电容器所存储的电荷量超过一半，那就表示其值为1，如果其所存储的电荷量少于一半或者没有存储电荷，那表示此电容器的值为0。非常不幸得是内存单元（即电容器）失去电荷的速度非常快（也就是失去存储在其中的数据）。因此DRAM必须包括一个涮新电路，此电路能不断地检查每一个内存单元（即电容器），然后需要时就涮新其中的电荷，以使其值保持不变。

　　对于SRAM，每个内存单元具有2-4晶体管，他们都含有一些值（0或1），并且不确定性地工作于开关(1)或关断(0)状态上，正因为每个SRAM单元中都包括有2-4个晶体管，这使其物理体积相对于DRAM来说大好多。

　　当RAM处理信息时，它实际上处理得是就些位，一个位只有两种状态，即0或1。这些由许多位组成数字串就是所谓的二进制。RAM将这些位数据存储在由许多行及列组成的像栅格一样的东东里。这些行与列包含着数以万计的内存单元。

　　当CPU（中央处理器）处理信息时，它可能需要将部份信息存储到RAM中以供稍后的时间里使用，如果需要完成这项动作，则处理器会发出一个"写"信号到CPU中，通过系统总线，到达RAM单元。这些RAM单元然后就按特殊地址编排将这些信息数据存储到那些"栅格"中。当CPU需要读取RAM中的数据，则他会向RAM发出请求信号，这些信号中包含地址信息，以确定数据在那些数以万计的栅格中的位置。

系统总线

　　DRAM另一个非常重要的因素就是系统总线了。系统总线是在CPU与内存之间传递数据的通道。如果你的处理器工作于600MHz，那么在CPU内处理数据的频率就是600MHz，但是如果需要将数据从CPU传送到另的外设中（如硬盘等）时，那数据就必须经过系统总线了。由于受系统总线带宽的限制（目前来说系统总线的带宽一般来说都比CPU的时钟频率慢，目前电脑系统中系统总线普遍上为100MHz），因此当数据经过系统总线后，其速度就会被限制在系统总线所能处理的最大速度中。至于DRAM方面，如果DRAM能足够快以至于跟上系统总线的速度，那就不会拖系统的处理速度了，当然相对地，系统的性能也就得到了相对性地提高。

七：DRAM - 不同的类型

　　RAM 除了上面介绍那两种基本类型外，在具体运行操作上还有许多不同的方法、特性，特性包括数据传输率，存取时间，潜伏期，质量及操作程序。这些特征上的不同就细分出了更多的内存类型，这包括SDRAM、DDR SDRAM和DRDRAM。下面将就介绍一下具体的细分后内存类型的特性。目前来说，SDRAM还是内存的主要类型，虽然新出有DRDRAM及DDR SDRAM，但在市场占用份额上他们还不足以于SDRAM相比，不过随着电脑技术的不断推出，对速度的要求也越来越高，因此可以相信采用后面两种类型内存必将会逐步增多。

　1：SDRAM，即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器)，这是目前使用程序最为广泛及普通的一种内存类型。就如其名字所示，它是同步的，也就是其工作速度与系统总线速度是同步的。你可能听过或看过如PC100、PC133等字样的产品，此处所示的100及133就是指系统总线频率，即PC100内存最适用系统总线为100MHz的电脑中，而PC133则最适用于系统总线为133MHz的电脑中。当前100MHz的系统总线还是标准，因此在市面上最为常见的还是PC100 SDRAM内存；不过近斯推出的电脑系统一般来说都转向了采用133MHz的系统总线，随着电脑速度越来越快，PC133必将占领PC100市场而为主流。

　　SDRAM 单元之间的不同点在于其速度(PC100或PC133)、存取时间、CAS速度、及封装模式。内存被定为是PC100或PC133由其所工作的系统总线为100MHz或133MHz而产生的；理论上PC100内存具有800MBps的内存子系统带宽。如果内存是PC133型的，那么内存带宽将具有1.1GBps或1100MBps。

　　内存单元的存取时间通常只有十亿分之一秒，这十亿分之一实际是一个内存单元在一个时钟周期所花的最小量时间。大部份的PC100内存存取时间为8ns，这在理论上允许操作125MHz的总线带宽。如果你的内存存取时间为10ns，那理论上它可运行于100MHz的总线下；不过这肯定是会有一定程序的错误偏差的，因此在制造PC100的内存在时其存取时间要求达到为8ns；这样使其支持总线为125MHz，扣去偏差部份后，实际支持总线频率大概就是100MHz。同样地对于PC133内存，在制造时要求其存取时间达到7.5ms，以配合133MHz的系统总线。就如你所猜想的，更小的内存存取时间就意味着有更快的速度。

　　一个内存单元的CAS潜伏就是时间上的延迟，也就是指在一个时钟同期中从登记一个读命令到第一簇从RAM中突发输出数据之间的时间间隔；典型的CAS包括CAS2与CAS3，CAS2在读取信息到产生第一位信息结果需要两个时钟同期时间。更小的CAS，表示内存更快。

　　至于SDRAM的封装模式，使用得是与上面介绍的DIMM配置一样的，这可为内存提供64位的数据联接。

　2：DDR SDRAM 或Double Data Rate SDRAM(双数据速度SDRAM)，这是采用了最新的内存技术而推出的产品。相对于现在使用的SDRAM，理论上DDR 内存可提供双倍于SDRAM的速度，这样也将带来双倍的性能。与SDRAM一样，DDR也是与系统总线时钟同步的，不同点在于DDR在信号的上升沿与下降沿时都进行数据处理与传输，而SDRAM只在信号的上升沿对读取数据，因此DDR的速度是SDRAM的双倍。因此133MHz的DDR内存其性能就相当于266MHz的SDRAM内存。

　　按我们上面所讨论的，一个PC133内存可提供1.1GBps的内存带宽；基于上面所说的原因，因此对于同样频率的DDR内存就具有2.2GBps的内存子系统带宽了。这对于系统性能来说可算是有一个不小的飞跃哟！同时，如果使用200MHz的DDR内存则他提供的内存子系统带宽将可达到3.2GBps。

　　与SDRAM相似，DDR内存也是使用DIMM模块，就如我们上面所述的，DIMM设计能为RAM提供64位的数据连接。

　　3：DRDRAM 或Direct Rambus DRAM，这是Intel为配合Intel 820芯片组而主推的一种内存类型，现在看来可以算是一种失败的内存了。其失败的原因我们可以归结为是：造价太高。虽然此种内存所带来的性能能超过SDRAM一些，但由于其造价实在太过于昂贵了，以使得电脑的成本大幅上升。可算是得不偿失，所以现在普遍认为Rambus DRAM内存是一款失败的产品。

　　一般地讲，DRDRAM的价格是SDRAM价格的2-3倍，因为RAM产商为了制造DRDRAM内存需要重新建立他们的生产线，而这些新设备及发展新计划是需要花费许多钱的，而这部份资金需要包含在DRDRAM的生产成本中，这就使得Rambus DRAM的成本急剧上升。同时现在支持此Rambus DRAM内存的芯片组产商与CPU产商还比较有限。可以看出这毕竟不是市场的主流。

　　上面介绍了关于DRDRAM内存的负面影响，但他也有其好的方面，首先DDR相对于SDRAM来说在设计上算是有革命性的飞跃，此 Rambus 频道实际上采用的是高速的16位总线，而此总线的最速度就是400MHz。与DDR SDRAM的工作原理相似，DRDRAM也是在信号的上升沿与下降沿同时进行数据处理与传输的，因此在理论上400MHz的总线速度相当于800MHz的工作速率。

　　上面的我们说得SDRAM使用得是16位的高速数据连接，而上面我们介绍的SDRAM使用得是64位的数据连接，难道Rambus DRAM想使用更小的内存子系统带宽吗？这其中的原因在于更小的内存带宽能得到更高的速度，为了能达到上面所示的最小速度为400MHz，因此Rambus DRAM使用16位的高速数据连接。这也使得Rambus在理论上能达到1.6GBps的最高带宽。

　　按上面所述的，可以猜想DRDRAM不是使用标准的DIMM内存模块，取代之得是一种称为Rabmus Inline Memory Module的模块或RIMM，此RIMM设计在大小及外形等都与DIMM非常想像。