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RAM的基本知識
RAM的基本知識
一、最新的RAM技術(shù)詞匯
CDRAM-Cached DRAM——高速緩存存儲器
CVRAM-Cached VRAM——高速緩存視頻存儲器
DRAM-Dynamic RAM——動態(tài)存儲器
EDRAM-Enhanced DRAM——增強型動態(tài)存儲器
EDO RAM-Extended Date Out RAM——外擴充數(shù)據(jù)模式存儲器
EDO SRAM-Extended Date Out SRAM——外擴充數(shù)據(jù)模式靜態(tài)存儲器
EDO VRAM-Extended Date Out VRAM——外擴充數(shù)據(jù)模式視頻存儲器
FPM-Fast Page Mode——快速頁模式
FRAM-Ferroelectric RAM——鐵電體存儲器
SDRAM-Synchronous DRAM——同步動態(tài)存儲器
SRAM-Static RAM——靜態(tài)存儲器
SVRAM-Synchronous VRAM——同步視頻存儲器
3D RAM-3 DIMESION RAM——3維視頻處理器專用存儲器
VRAM-Video RAM——視頻存儲器
WRAM-Windows RAM——視頻存儲器(圖形處理能力優(yōu)于VRAM)
MDRAM-MultiBank DRAM——多槽動態(tài)存儲器
SGRAM-Signal RAM——單口存儲器
二、存儲器有哪些主要技術(shù)指標
存儲器是具有“記憶"功能的設(shè)備，它用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來表示二進制數(shù)碼“0"和“1"，這種器件稱為記憶元件或記憶單元。記憶元件可以是磁芯，半導(dǎo)體觸發(fā)器、MOS電路或電容器等。位(bit)是二進制數(shù)的最基本單位，也是存儲器存儲信息的最小單位，8位二進制數(shù)稱為一個字節(jié)(Byte)，可以由一個字節(jié)或若干個字節(jié)組成一個字(Word)在PC機中一般認為1個或2個字節(jié)組成一個字。若干個憶記單元組成一個存儲單元，大量的存儲單元的集合組成一個存儲體(MemoryBank)。為了區(qū)分存儲體內(nèi)的存儲單元，必須將它們逐一進行編號，稱為地址。地址與存儲單元之間一一對應(yīng)，且是存儲單元的標志。應(yīng)注意存儲單元的地址和它里面存放的內(nèi)容*是兩回事。
根據(jù)存儲器在計算機中處于不同的位置，可分為主存儲器和輔助存儲器。在主機內(nèi)部，直接與CPU交換信息的存儲器稱主存儲器或內(nèi)存儲器。在執(zhí)行期間，程序的數(shù)據(jù)放在主存儲器內(nèi)。各個存儲單元的內(nèi)容可通過指令隨機讀寫訪問的存儲器稱為隨機存取存儲器(RAM)。另一種存儲器叫只讀存儲器(ROM)，里面存放一次性寫入的程序或數(shù)據(jù)，僅能隨機讀出。RAM和ROM共同分享主存儲器的地址空間。RAM中存取的數(shù)據(jù)掉電后就會丟失，而掉電后ROM中的數(shù)據(jù)可保持不變。因為結(jié)構(gòu)、價格原因，主存儲器的容量受限。為滿足計算的需要而采用了大容量的輔助存儲器或稱外存儲器，如磁盤、光盤等。存儲器的特性由它的技術(shù)參數(shù)來描述。
存儲容量：存儲器可以容納的二進制信息量稱為存儲容量。一般主存儲器(內(nèi)存)容量在幾十K到幾十M字節(jié)左右；輔助存儲器(外存)在幾百K到幾千M字節(jié)。
存取周期：存儲器的兩個基本操作為讀出與寫入，是指將信息在存儲單元與存儲寄存器(MDR)之間進行讀寫。存儲器從接收讀出命令到被讀出信息穩(wěn)定在MDR的輸出端為止的時間間隔，稱為取數(shù)時間TA；兩次獨立的存取操作之間所需的最短時間稱為存儲周期TMC。半導(dǎo)體存儲器的存取周期一般為60ns-100ns。
存儲器的可靠性：存儲器的可靠性用平均故障間隔時間MTBF來衡量。MTBF可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。MTBF越長，表示可靠性越高，即保持正確工作能力越強。
性能價格比：性能主要包括存儲器容量、存儲周期和可靠性三項內(nèi)容。性能價格比是一個綜合性指標，對于不同的存儲器有不同的要求。對于外存儲器，要求容量極大，而對緩沖存儲器則要求速度非常快，容量不一定大。因此性能/價格比是評價整個存儲器系統(tǒng)很重要的指標。
三、SDARM能成為下一代內(nèi)存的主流嗎？
快頁模式(FPM)DRAM的黃金時代已經(jīng)過去。隨著高效內(nèi)存集成電路的出現(xiàn)和為優(yōu)化Pentium芯片運行效能而設(shè)計的INTEL HX、VX等核心邏輯芯片組的支持，人們越來越傾向于采用擴展數(shù)據(jù)輸出(EDO)DRAM。EDO DRAM采用一種特殊的內(nèi)存讀出電路控制邏輯，在讀寫一個地址單元時，同時啟動下一個連續(xù)地址單元的讀寫周期。從而節(jié)省了重選地址的時間，使存儲總線的速率提高到40MHz。也就是說，與快頁內(nèi)存相比，內(nèi)存性能提高了將近15%～30%，而其制造成本與快頁內(nèi)存相近。但是EDO內(nèi)存也只能輝煌一時，其稱霸市場的時間將極為短暫。不久以后市場上主流CPU的主頻將高達200MHz以上。為優(yōu)化處理器運行效能，總線時鐘頻率至少要達到66MHz以上。多媒體應(yīng)用程序以及Windows 95和Windows NT操作系統(tǒng)對內(nèi)存的要求也越來越高，為緩解瓶頸，只有采用新的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，以支持高速總線時鐘頻率，而不至于插入指令等待周期。這樣，為適應(yīng)下一代主流CPU的需要，在理論上速度可與CPU頻率同步，與CPU共享一個時鐘周期的同步DRAM(SYNCHRONOUS DRAMS)即SDRAM(注意和用作CACHE的SRAM區(qū)別，SRAM的全寫是Static RAM即靜態(tài)RAM，速度雖快，但成本高，不適合做主存)應(yīng)運而生，與其它內(nèi)存結(jié)構(gòu)相比，性能\價格比最高，勢必將成為內(nèi)存發(fā)展的主流。
SDRAM基于雙存儲體結(jié)構(gòu)，內(nèi)含兩個交錯的存儲陣列，當CPU從一個存儲體或陣列訪問數(shù)據(jù)的同時，另一個已準備好讀寫數(shù)據(jù)。通過兩個存儲陣列的緊密切換，讀取效率得到成倍提高。去年推出的SDRAM最高速度可達100MHz，與中檔Pentium同步，存儲時間高達5～8ns，可將Pentium系統(tǒng)性能提高140%，與Pentium 100、133、166等每一檔次只能提高性能百分之幾十的CPU相比，換用SDRAM似乎是更明智的升級策略。在去年初許多DRAM生產(chǎn)廠家已開始上市4MB×4和2MB×8的16MB SDRAM內(nèi)存條，但其成本較高?，F(xiàn)在每一個內(nèi)存生產(chǎn)廠家都在擴建SDRAM生產(chǎn)線。預(yù)計到今年底和1998年初，隨著64M SDRAM內(nèi)存條的大量上市，SDRAM將占據(jù)主導(dǎo)地位。其價格也將大幅下降。
但是SDRAM的發(fā)展仍有許多困難要加以克服，其中之一便是主板核心邏輯芯片組的限制。VX芯片組已開始支持168線SDRAM，但一般VX主板只有一條168線內(nèi)存槽，最多可上32M SDRAM，而簡潔高效的HX主板則不支持SDRAM。預(yù)計下一代Pentium主板芯片組TX將更好的支持SDRAM。Intel最新推出的下一代Pentium主板芯片組TX將更好的支持SDRAM。
SDRAM不僅可用作主存，在顯示卡專用內(nèi)存方面也有廣泛應(yīng)用。對顯示卡來說，數(shù)據(jù)帶寬越寬，同時處理的數(shù)據(jù)就越多，顯示的信息就越多，顯示質(zhì)量也就越高。以前用一種可同時進行讀寫的雙端口視頻內(nèi)存(VRAM)來提高帶寬，但這種內(nèi)存成本高，應(yīng)用受很大限制。因此在一般顯示卡上，廉價的DRAM和高效的EDO DRAM應(yīng)用很廣。但隨著64位顯示卡的上市，帶寬已擴大到EDO DRAM所能達到的帶寬的極限，要達到更高的1600×1200的分辨率，而又盡量降低成本，就只能采用頻率達66MHz、高帶寬的SDRAM了。SDRAM也將應(yīng)用于共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)(UMA)——一種集成主存和顯示內(nèi)存的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在很大程度上降低了系統(tǒng)成本，因為許多高性能顯示卡價格高昂，就是因為其專用顯示內(nèi)存成本*，而UMA技術(shù)將利用主存作顯示內(nèi)存，不再需要增加專門顯示內(nèi)存，因而降低了成本。
四、什么是Flash Memory存儲器
介紹關(guān)于閃速存儲器有關(guān)知識近年來，發(fā)展很快的新型半導(dǎo)體存儲器是閃速存儲器(Flash Memory)。它的主要特點是在不加電的情況下能長期保持存儲的信息。就其本質(zhì)而言，F(xiàn)lash Memory屬于EEPROM(電擦除可編程只讀存儲器)類型。它既有ROM的特點，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小。目前其集成度已達4MB，同時價格也有所下降。由于Flash Memory的*優(yōu)點，如在一些較新的主板上采用Flash ROM BIOS，會使得BIOS升級非常方便。Flash Memory可用作固態(tài)大容量存儲器。目前普遍使用的大容量存儲器仍為硬盤。硬盤雖有容量大和價格低的優(yōu)點，但它是機電設(shè)備，有機械磨損，可靠性及耐用性相對較差，抗沖擊、抗振動能力弱，功耗大。因此，一直希望找到取代硬盤的手段。由于Flash Memory集成度不斷提高，價格降低，使其在便攜機上取代小容量硬盤已成為可能。目前研制的Flash Memory都符合PCMCIA標準，可以十分方便地用于各種便攜式計算機中以取代磁盤。當前有兩種類型的PCMCIA卡，一種稱為Flash存儲器卡，此卡中只有Flash Memory芯片組成的存儲體，在使用時還需要專門的軟件進行管理。另一種稱為Flash驅(qū)動卡，此卡中除Flash芯片外還有由微處理器和其它邏輯電路組成的控制電路。它們與IDE標準兼容，可在DOS下象硬盤一樣直接操作。因此也常把它們稱為Flash固態(tài)盤。Flash Memory不足之處仍然是容量還不夠大，價格還不夠便宜。因此主要用于要求可靠性高，重量輕，但容量不大的便攜式系統(tǒng)中。在586微機中已把BIOS系統(tǒng)駐留在Flash存儲器中。
五、RAM是如何工作的
實際的存儲器結(jié)構(gòu)由許許多多的基本存儲單元排列成矩陣形式，并加上地址選擇及讀寫控制等邏輯電路構(gòu)成。當CPU要從存儲器中讀取數(shù)據(jù)時，就會選擇存儲器中某一地址，并將該地址上存儲單元所存儲的內(nèi)容讀走。早期的DRAM的存儲速度很慢，但隨著內(nèi)存技術(shù)的飛速發(fā)展，隨后發(fā)展了一種稱為快速頁面模式(Fast Page Mode)的DRAM技術(shù)，稱為FPDRAM。FPM內(nèi)存的讀周期從DRAM陣列中某一行的觸發(fā)開始，然后移至內(nèi)存地址所指位置的第一列并觸發(fā)，該位置即包含所需要的數(shù)據(jù)。第一條信息需要被證實是否有效，然后還需要將數(shù)據(jù)存至系統(tǒng)。一旦發(fā)現(xiàn)第一條正確信息，該列即被變?yōu)榉怯|發(fā)狀態(tài)，并為下一個周期作好準備。這樣就引入了“等待狀態(tài)"，因為在該列為非觸發(fā)狀態(tài)時不會發(fā)生任何事情(CPU必須等待內(nèi)存完成一個周期)。直到下一周期開始或下一條信息被請求時，數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)才被關(guān)閉。在快頁模式中，當預(yù)測到所需下一條數(shù)據(jù)所放位置相鄰時，就觸發(fā)數(shù)據(jù)所在行的下一列。下一列的觸發(fā)只有在內(nèi)存中給定行上進行順序讀操作時才有良好的效果。從50納秒FPM內(nèi)存中進行讀操作，理想化的情形是一個以6-3-3-3形式安排的突發(fā)式周期(6個時鐘周期用于讀取第一個數(shù)據(jù)元素，接下來的每3個時鐘周期用于后面3個數(shù)據(jù)元素)。第一個階段包含用于讀取觸發(fā)行列所需要的額外時鐘周期。一旦行列被觸發(fā)后，內(nèi)存就可以用每條數(shù)據(jù)3個時鐘周期的速度傳送數(shù)據(jù)了。FP RAM雖然速度有所提高，但仍然跟不上新型高速的CPU。很快又出現(xiàn)了EDO RAM和SDRAM等新型高速的內(nèi)存芯片。