任务三 内部存储器

任务分析：

内部存储器（简称内存）在计算机中扮演着数据存储中心的作用，CP U能调用和已经处理过的所有数据都存储在内存中。任务三分为五部分，分别是内存概述、内存分类、内存条的结构、主流内存条的品牌和内存条的选购常识。需重点掌握内存分类和内存条结构的相关知识，只有对内存有足够的了解才能在选购中加以甄别，做到心中有数。

2.11 内存概述

内存是用于存放数据与指令的半导体存储单元，包括R AM（随机存取存储器）、RO M （只读存储器）和Cache（高速缓存）三部分。由于RAM的作用最为重要和明显，所以人们就习惯于将RAM直接称为内存。

内存是计算机中重要的部件之一，它是外部存储器（简称外存，例如硬盘）与CP U进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此，内存的性能对计算机的影响非常大。内存用于暂时存放CP U中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，操作系统就会把需要运算的数据从内存调到CPU中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定性。

2.12 内存的分类

2.12.1 按内存的工作原理分类

内存按照工作原理进行分类可以分为RAM和ROM两类。

1.ROM

ROM 是一种不靠电源保持信息，只能读取，不能随意改变内容的存储器。根据把数据存入ROM的方式不同，ROM分为以下五类。

(1)ROM

ROM（Read Only Memory，只读存储器）生产厂可一次性写入数据，其批量大、价格低、数据可靠。在制造过程中，将资料以特制光罩（mask）烧录于线路中，资料内容在写入后不能更改，所以又称为“光罩式只读内存”（mask ROM）。

(2)PROM

PROM（Programmable Read Only Memory，可编程只读存储器）内部有行列式的熔丝，需要使用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写入一次。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0（部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1），实现对其编程的目的。

(3)EPROM

EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器）利用高电压将资料编程写入，擦除时将线路曝光于紫外线下，资料就可被清空，并且可重复使用。通常在封装外壳上预留一个石英透明窗以方便曝光。

(4)EEPROM

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦除可编程只读存储器）的原理类似 EPRO M，但是擦除的方式是使用高电场来完成的，因此不需要预留透明窗。

（5）闪存

闪存（Flash Memory，快速闪存存储器）的每个记忆体都具有一个“控制闸”和“浮动闸”，利用高电场改变浮动闸的临限电压即可进行编程动作。因为它具有读写速度快的特点，广泛应用于家用 U盘和 SSD 固态硬盘生产中，已有取代机械硬盘的态势。但由于闪存的使用寿命相对较短并且数据丢失后不可恢复，所以，用磁信号为存储原理的机械硬盘并不会完全退出市场。

2.RAM

RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）可以随时从任何一个指定的地址写入（存入）或读出（取出）信息。它与 RO M的最大区别是数据的易失性，一旦断电其所存储的数据就会丢失。R AM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。

根据其制造原理不同，RAM分为SRAM静态随机存储器和DRAM动态随机存储器两类，现在的RAM多为MOS型半导体电路。

(1)SRAM

SRAM（Stat ic RAM，静态随机存储器）的制造原理为双稳电路。它的运行速度快、成本高、容量小，适合做高速Cac he，其电路结构示意如图2-3-1所示。

读写必须XY译码线为1，使T5-T8导通；

读：A点电位通过T5、T 7到I/O输出；B点电位反相输出；

写 1：I/O=1→A=1（短时）→T4 导通→B=0→T 3截止→A=1（保持）。

写 0：I/O=0→A=0（短时）→T4 截止→B=1→T 3导通→A=0（保持）。

(2)DRAM

DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器）的制造原理为晶体管+电容，需刷新（充电）保持信息。它的运行速度稍慢，集成度高，成本低适合做主存，其电路结构示意如图2-3-2所示。

读写操作必须字选线为1，使T1导通。

读：C的电位通过T1到D输出。

写1：D=1→C=1，定时刷新。

写0：D=0→C=0，定时刷新。

2.12.2 按内存的外观分类

1.双列直插封装内存芯片

DIP（Double Inline Package，双列直插封装内存芯片），一般每排都有若干只引脚。其容量包括64kb it、256kb it 或1024kb it、1024×4kb it等，如图2-3-3所示。

2.内存条（内存模块）

内存条（Double Inline Memory Module，简称DIMM），内存模块具有64位有效数据位，包括168线的SDRAM、184线的DDR、240线的DDR2、DDR3、DDR4的内存条，所谓内存条线数即引脚数。

2.12.3 按内存模块的不同标准分类

1.SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存取存储器）

SDRAM 的工作频率与系统总线频率同步，数据信号从每个脉冲的上升沿传送出去，其工作原理示意，如图2-3-4所示。

过去，SDRAM用在Pentium 2或Pentium 3级别的计算机上，有168线（接触点），采用3.3V工作电压，常见容量有32MB、64MB、128MB和256MB。它可提供64bit数据位，常见的工作频率为100MHz、133MHz。SDRAM的一个特征是金手指有两个缺口，如图2-3-5所示。

2.DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM，双数据率SDRAM）

DDR SDRAM（简称 DDR）与 SDRAM 一样，也是与系统总线时钟同步的。它采用100MHz的核心频率，通过两条线路同步传输到I/O缓存区，实现200MHz的数据传输频率。由于是两路传输，所以可以预读取2bit数据，其工作原理如图2-3-6所示。

DDR SDRAM用在Pentium 4级别的计算机上，有184线，采用2.5V工作电压，常见容量有128MB、256MB、512MB。它可提供64bit 数据位，常见的数据频率有200MHz、266MHz、333 MHz、400 MHz，对应频率双通道带宽分别为3.2GB/s、4.2 GB/s、5.4 GB/s、6.4 GB/s。从DDR SDRAM开始至今，内存条缺口都只有一个，但是每代缺口离边距离有所不同，所以代系之间不兼容，如图2-3-7所示。

3.DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM（简称DDR2）与DDR SDRAM的基本原理类似，数据通过4条线路同步传输到I/O缓存区，4位预读取，可实现400MHz的数据传输频率，DDR2的工作原理如图2-3-8所示。

DDR2采用240线，1.8V工作电压，4位预读取，它可提供64bit数据位，内存条可用在Pentium 4级别的计算机上，早期酷睿级别主机也在使用DDR2，它的容量有256MB、512MB、1GB，工作频率为400MHz、533MHz、667 MHz、800 MHz，其对应频率双通道带宽分别为6.4GB/s、8.5 GB/s、10.6 GB/s、12.8 GB/s，如图2-3-9所示。

4.DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM（简称DDR3）与DDR、DDR2的基本原理类似，不再赘述。

DDR3采用240线，1.5V工作电压。由于电压的降低，不仅使内存拥有更好的电气特性，且更为节能。D DR3 预读取位数从 4b it 提升至 8b it，让内存运行频率大幅提升，其工作频率为800MHz、1066MHz、1333MHz、1600MHz，对应频率双通道带宽分别为12.8GB/s、17GB/s、21.2GB/s、25.6GB/s。它提供 64bit 数据，常见容量有 1GB、2GB、4GB、8GB。DDR3内存条需要在G33、P35、X38等级以上的芯片组平台上运行，如图2-3-10所示。

5.DDR4 SDRAM

DDR4 SDRAM（简称DDR4）与DDR、DDR2、DDR3的基本原理类似，不再赘述。

DDR4采用240线，1.2V工作电压，更为节能。DDR4把预读取位数从8bit提升至16bit，让内存运行频率大幅提升，常见的工作频率为2133MHz、2400MHz、3600 MHz、4133MHz等。它可提供128bit数据位，常见容量有4GB、8G B、16G B，如图2-3-11所示。

2.13 内存条的结构

内存条的结构相对比较简单，在不大的 PCB上所有部件一目了然，这里以一块 DDR内存条为例，其结构包括PCB、金手指、内存条固定卡缺口、金手指缺口、内存芯片、SPD芯片、电容、电阻、标签等，如图2-3-12所示。

1.PCB

PCB承载内存芯片颗粒和连线，其作用和主板类似。

2.金手指

金手指与主板的电气连接介质，所有数据都通过金手指与主板的DIMM插槽紧密连接，并与主板紧密相接。

3.内存条固定卡缺口

内存条固定卡缺口的作用是把内存条稳固紧密地安装到主板上，以防止松动引起系统故障。

4.金手指缺口

金手指缺口用于内存条安装定位使用，可以达到防止插反、防止插错的目的。

5.内存芯片

内存芯片用于存放程序或数据，组成内存条。并可决定内存条的容量、速度和性能。

6.SPD芯片

SPD（Serial Presence Detect，串行存在检测）芯片用于保存厂商写入的内存速度、容量参数等信息。它是一个8脚的EEPROM芯片，其容量为256B。每次开机时，BIOS都会自动读取SPD中所记录的信息，并正确识别出内存，使机器处于最佳的工作状态，确保系统的稳定。

7.电容

滤波，电容可以减少高频干扰。

8.电阻

电阻可保证阻抗匹配，10Ω的电阻主板兼容好，稳定性稍差。另外还有一种22Ω的电阻，常用于高质量内存条。

9.标签

标签用于表达容量和厂商的信息。标签内容并不可全信，也有人为错误贴错标签的情况存在。

2.14 主流内存条的品牌

跟主板一样，内存条的品牌众多，根据中国管理科学研究院商业模式研究所数字经济研究中心在2019年10月发布的数据来看，目前国内排名前十的品牌分别是金士顿、威刚、海盗船、宇瞻、芝奇、十铨、海力士、英睿达、骇客、金泰克。根据“中关村在线”对于内存条品牌的排名统计，除上述品牌外，排名靠前的品牌还有影驰（第4位）、三星（第8位）、科赋（第9位）、金邦（第10位）、光威（第14位）、阿斯加特（第15位），其中以金士顿、芝奇、海盗船和威刚这四个品牌所占市场比例之和已超过85%，是内存条品牌的佼佼者。

内存芯片（内存颗粒）是中国港台地区对内存的一种称呼。虽然内存条品牌众多，但是能够生产内存芯片的厂商却屈指可数，包括S AMS UNG三星（稳坐全球第一大存储芯片生产厂商之位）、Micron镁光（曾叫美凯龙，世界第二大内存芯片制造商）、Hynix海力士（原现代内存，2001年更名）、Infineon英飞凌（前身是德国西门子半导体部门，在中国经营多年，与阿里、联想、华为等中国企业有深入合作）等。

2.15 内存条的选购常识

因为CPU和芯片组都有自己支持的内存频率，所以通过筛选只需要确定内存条容量大小和品牌即可。下面从五个方面说明内存条选购中需要注意的事项。

1.确定内存条的频率

内存条的频率越高，性能就越好。当选购多根内存条时，两根内存条的频率必须一致，否则计算机会自动按频率较低的内存频率计算，如单根4GB容量的1600MHz的内存条搭配一根4GB容量的1866MHz的内存条，计算机系统会将1866MHz自动降频为1600MHz，最终计算机系统就是8GB容量和1600MHz内存频率。当然内存频率也不是越高越好，前提是CPU和主板芯片组的支持。

2.确定内存条的容量

目前市场上的内存条一般为单根 4G B、8G B、16G B 的容量，如果想要更大的容量可以通过购买多条同品牌、同型号的内存进行加装即可，一般常见主板都是两根、四根的内存插槽，高端主板还会有更多的内存插槽支持。主流主板最高能够支持64 G B内存，高端主板能够支持128GB超大内存。

3.确定内存条的品牌

关于品牌，总体原则就是选择大品牌的内存条才能保证质量，不要因为贪便宜购买一些不熟悉品牌的内存条。金士顿属于大众化品牌，其市场占有率最高，是绝大多数用户装机的首选品牌。高端机使用海盗船、芝奇等也是不错之选。

4.确定购买渠道

如果选择网购，推荐使用京东自营、各大品牌旗舰店以及品牌官网购买，千万不要进入钓鱼网站，也不要轻信小店铺的便宜货，因为很有可能会买到返修货、二手货或假冒伪劣商品。

如果选择实体店购买，一定要去大型的 3C 专卖店购买，如果时间宽裕推荐使用网购方式进行购买。

5.关注内存条的价格

内存条的价格会因各方面因素产生周期性变化，如果有购买意愿，就要持续关注内存条价格的变化规律及具体价格，在低价位或者商家搞活动促销时购买才能收获高性价比的用户体验。

温馨提示

前文主要基于台式机内存进行介绍，但在内存阵营里还有笔记本电脑内存和服务器内存。各种笔记本电脑内存在技术上和同时代规范的台式机内存相似，主要差别在于其更紧凑、针脚更紧密，拥有体积小、容量大、速度快、耗电低、散热好等特性。服务器内存则主要在于加入了如ECC（检测数据错误并进行纠错）、ChipKill（比ECC更先进的技术，可同时检查并修复4个错误数据位）、热插拔技术等，具有更高的稳定性。