大师作文网请问：内存的物理结构和工作原理
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/18 09:56:03
请问：内存的物理结构和工作原理
内存也叫主存,是PC系统存放数据与指令的半导体存储器单元,也叫主存储器（Main Memory）,通常分为只读存储器（ROM-Read Only Memory）、随机存储器（RAM-Red Access Memory）和高速缓存存储器（Cache）.我们平常所指的内存条其实就是RAM,其主要的作用是存放各种输入、输出数据和中间计算结果,以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用.
下面是结构：
1、PCB板
内存条的PCB板多数都是绿色的.如今的电路板设计都很精密,所以都采用了多层设计,例如4层或6层等,所以PCB板实际上是分层的,其内部也有金属的布线.理论上6层PCB板比4层PCB板的电气性能要好,性能也较稳定,所以名牌内存多采用6层PCB板制造.因为PCB板制造严密,所以从肉眼上较难分辩PCB板是4层或6层,只能借助一些印在PCB板上的符号或标识来断定.
2、金手指
黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分,数据就是靠它们来传输的,通常称为金手指.金手指是铜质导线,使用时间长就可能有氧化的现象,会影响内存的正常工作,易发生无法开机的故障,所以可以隔一年左右时间用橡皮擦清理一下金手指上的氧化物.
3、内存芯片
内存的芯片就是内存的灵魂所在,内存的性能、速度、容量都是由内存芯片组成的.
4、内存颗粒空位
5、电容
PCB板上必不可少的电子元件就是电容和电阻了,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一点不差,它为提高内存条的稳定性起了很大作用.
6、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.
7、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的扣住内存,这个缺口便是用于固定内存用的.
8、内存脚缺口
内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的（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.
9、SPD
SPD是一个八脚的小芯片,它实际上是一个EEPROM可擦写存贮器,这的容量有256字节,可以写入一点信息,这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等,以协调计算机系统更好的工作.从PC100时代开始,PC100规准中就规定符合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.
内存工作原理
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时（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方.对于电脑系统而言,找出这个地方时还必须确定是否位置正确,因此电脑还必须判读该地址的信号,横坐标有横坐标的信号（也就是RAS信号,Row Address Strobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号,Column Address Strobe）,最后再进行读或写的动作.
2.内存传输
为了储存资料,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）,这个时候,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,指的是CPU读或写内存内资料的过程时间,也称为总线循环（bus cycle）.以读取为例,从CPU发出指令给内存时,便会要求内存取用特定地址的特定资料,内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU,一直到CPU收到数据为止,便成为一个读取的流程.因此,这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令,内存回复指令,并丢出资料给CPU的过程.我们常说的6ns（纳秒,秒－9）就是指上述的过程所花费的时间,而ns便是计算运算过程的时间单位.我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度,比如6ns的内存实际频率为1／6ns＝166MHz（如果是DDR就标DDR333,DDR2就标DDR2 667）.
4.内存延迟
内存的延迟时间(也就是所谓的潜伏期,从FSB到DRAM)等于下列时间的综合：FSB同主板芯片组之间的延迟时间(±1个时钟周期),芯片组同DRAM之间的延迟时间(±1个时钟周期),RAS到CAS延迟时间：RAS(2-3个时钟周期,用于决定正确的行地址),CAS延迟时间 (2-3时钟周期,用于决定正确的列地址),另外还需要1个时钟周期来传送数据,数据从DRAM输出缓存通过芯片组到CPU的延迟时间(±2个时钟周期).一般的说明内存延迟涉及四个参数CAS（Column Address Strobe 行地址控制器）延迟,RAS（Row Address Strobe列地址控制器）－to－CAS延迟,RAS Precharge（RAS预冲电压）延迟,Act-to-Precharge（相对于时钟下沿的数据读取时间）延迟.其中CAS延迟比较重要,它反映了内存从接受指令到完成传输结果的过程中的延迟.大家平时见到的数据3—3—3—6中,第一参数就是CAS延迟（CL＝3）.当然,延迟越小速度越快.
下面是结构：
1、PCB板
内存条的PCB板多数都是绿色的.如今的电路板设计都很精密,所以都采用了多层设计,例如4层或6层等,所以PCB板实际上是分层的,其内部也有金属的布线.理论上6层PCB板比4层PCB板的电气性能要好,性能也较稳定,所以名牌内存多采用6层PCB板制造.因为PCB板制造严密,所以从肉眼上较难分辩PCB板是4层或6层,只能借助一些印在PCB板上的符号或标识来断定.
2、金手指
黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分,数据就是靠它们来传输的,通常称为金手指.金手指是铜质导线,使用时间长就可能有氧化的现象,会影响内存的正常工作,易发生无法开机的故障,所以可以隔一年左右时间用橡皮擦清理一下金手指上的氧化物.
3、内存芯片
内存的芯片就是内存的灵魂所在,内存的性能、速度、容量都是由内存芯片组成的.
4、内存颗粒空位
5、电容
PCB板上必不可少的电子元件就是电容和电阻了,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一点不差,它为提高内存条的稳定性起了很大作用.
6、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.
7、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的扣住内存,这个缺口便是用于固定内存用的.
8、内存脚缺口
内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的（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.
9、SPD
SPD是一个八脚的小芯片,它实际上是一个EEPROM可擦写存贮器,这的容量有256字节,可以写入一点信息,这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等,以协调计算机系统更好的工作.从PC100时代开始,PC100规准中就规定符合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.
内存工作原理
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时（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方.对于电脑系统而言,找出这个地方时还必须确定是否位置正确,因此电脑还必须判读该地址的信号,横坐标有横坐标的信号（也就是RAS信号,Row Address Strobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号,Column Address Strobe）,最后再进行读或写的动作.
2.内存传输
为了储存资料,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）,这个时候,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,指的是CPU读或写内存内资料的过程时间,也称为总线循环（bus cycle）.以读取为例,从CPU发出指令给内存时,便会要求内存取用特定地址的特定资料,内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU,一直到CPU收到数据为止,便成为一个读取的流程.因此,这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令,内存回复指令,并丢出资料给CPU的过程.我们常说的6ns（纳秒,秒－9）就是指上述的过程所花费的时间,而ns便是计算运算过程的时间单位.我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度,比如6ns的内存实际频率为1／6ns＝166MHz（如果是DDR就标DDR333,DDR2就标DDR2 667）.
4.内存延迟
内存的延迟时间(也就是所谓的潜伏期,从FSB到DRAM)等于下列时间的综合：FSB同主板芯片组之间的延迟时间(±1个时钟周期),芯片组同DRAM之间的延迟时间(±1个时钟周期),RAS到CAS延迟时间：RAS(2-3个时钟周期,用于决定正确的行地址),CAS延迟时间 (2-3时钟周期,用于决定正确的列地址),另外还需要1个时钟周期来传送数据,数据从DRAM输出缓存通过芯片组到CPU的延迟时间(±2个时钟周期).一般的说明内存延迟涉及四个参数CAS（Column Address Strobe 行地址控制器）延迟,RAS（Row Address Strobe列地址控制器）－to－CAS延迟,RAS Precharge（RAS预冲电压）延迟,Act-to-Precharge（相对于时钟下沿的数据读取时间）延迟.其中CAS延迟比较重要,它反映了内存从接受指令到完成传输结果的过程中的延迟.大家平时见到的数据3—3—3—6中,第一参数就是CAS延迟（CL＝3）.当然,延迟越小速度越快.