电脑内存工作原理
电脑内存工作原理
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，RowAddressStrobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号，ColumnAddressStrobe），最后再进行读或写的动作。因此，内存在读写时至少必须有五个步骤：分别是画个十字（内有定地址两个操作以及判读地址两个信号，共四个操作）以及或读或写的操作，才能完成内存的存取操作。
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（AddressBus）将地址送到内存，然后数据总线（DataBus）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
所谓存取时间，指的是CPU读或写内存内资料的'过程时间，也称为总线循环（buscycle）。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DDR2667）。
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 （ColumnAddressStrobe行地址控制器）延迟，RAS （RowAddressStrobe列地址控制器）－to－CAS延迟，RASPrecharge（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。
RAM工作原理 实际的存储器结构由许许多多的基本存储单元排列成矩阵形式，并加上地址选择及读写控制等逻辑电路构成。当CPU要从存储器中读取数据时，就会选择存储器中某一地址，并将该地址上存储单元所存储的内容读走。 早期的DRAM的存储速度很慢，但随着内存技术的飞速发展，随后发展了一种称为快速页面模式(Fast Page Mode)的DRAM技术，称为FPDRAM。FPM内存的读周期从DRAM阵列中某一行的触发开始，然后移至内存地址所指位置的第一列并触发，该位置即包含所需要的数据。第一条信息需要被证实是否有效，然后还需要将数据存至系统。一旦发现第一条正确信息，该列即被变为非触发状态，并为下一个周期作好准备。这样就引入了“等待状态”，因为在该列为非触发状态时不会发生任何事情(CPU必须等待内存完成一个周期)。直到下一周期开始或下一条信息被请求时，数据输出缓冲区才被关闭。在快页模式中，当预测到所需下一条数据所放位置相邻时，就触发数据所在行的下一列。下一列的触发只有在内存中给定行上进行顺序读操作时才有良好的效果。 从50纳秒FPM内存中进行读操作，理想化的情形是一个以6-3-3-3形式安排的突发式周期(6个时钟周期用于读取第一个数据元素，接下来的每3个时钟周期用于后面3个数据元素)。第一个阶段包含用于读取触发行列所需要的额外时钟周期。一旦行列被触发后，内存就可以用每条数据3个时钟周期的速度传送数据了。 FP RAM虽然速度有所提高，但仍然跟不上新型高速的CPU。很快又出现了EDO RAM和SDRAM等新型高速的内存芯片。 介绍处理器高速缓存的有关知识 所谓高速缓存，通常指的是Level 2高速缓存，或外部高速缓存。L2高速缓存一直都属于速度极快而价格也相当昂贵的一类内存，称为SRAM(静态RAM)，用来存放那些被CPU频繁使用的数据，以便使CPU不必依赖于速度较慢的DRAM。 最简单形式的SRAM采用的是异步设计，即CPU将地址发送给高速缓存，由缓存查找这个地址，然后返回数据。每次访问的开始都需要额外消耗一个时钟周期用于查找特征位。这样，异步高速缓存在66MHz总线上所能达到的最快响应时间为3-2-2-2，而通常只能达到4-2-2-2。同步高速缓存用来缓存传送来的地址，以便把按地址进行查找的过程分配到两个或更多个时钟周期上完成。SRAM在第一个时钟周期内将被要求的地址存放到一个寄存器中。在第二个时钟周期内，SRAM把数据传送给CPU。由于地址已被保存在一个寄存器中，所以接下来同步SRAM就可以在CPU读取前一次请求的数据同时接收下一个数据地址。这样，同步SRAM 可以不必另花时间来接收和译码来自芯片集的附加地址，就“喷出”连续的数据元素。优化的响应时间在66MHz总线上可以减小为2-1-1-1。 另一种类型的同步SRAM称为流水线突发式(pipelined burst)。流水线实际上是增加了一个用来缓存从内存地址读取的数据的输出级，以便能够快速地访问从内存中读取的连续数据，而省去查找内存阵列来获取下一数据元素过程中的延迟。流水线对于顺序访问模式，如高速缓存的行填充(linefill)最为高效。 什么是ECC内存 ECC是Error Correction Coding或Error Cheching and Correcting的缩写，它代表具有自动纠错功能的内存。目前的ECC存储器一般只能纠正一位二进制数的错误。 Intel公司的82430HX芯片组可支持ECC内存，所以采用82430HX芯片的主板一般都可以安装使用ECC 内存，由于ECC内存成本比较高，所以它主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业计算机
全面教你认识内存参数 内存热点 Jany 2010-4-28
内存这样小小的一个硬件，却是PC系统中最必不可少的重要部件之一。而对于入门用户来说，可能从内存的类型、工作频率、接口类型这些简单的参数的印象都可能很模糊的，而对更深入的各项内存时序小参数就更摸不着头脑了。而对于进阶玩家来说，内存的一些具体的细小参数设置则足以影响到整套系统的超频效果和最终性能表现。如果不想当菜鸟的话，虽然不一定要把各种参数规格一一背熟，但起码有一个基本的认识，等真正需要用到的时候，查起来也不会毫无概念。 内存种类 目前，桌面平台所采用的内存主要为DDR 1、DDR 2和DDR 3三种，其中DDR1内存已经基本上被淘汰，而DDR2和DDR3是目前的主流。 DDR1内存 第一代DDR内存 DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM 的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。 DDR2内存 第二代DDR内存
DDR2 是 DDR SDRAM 内存的第二代产品。它在 DDR 内存技术的基础上加以改进，从而其传输速度更快（可达800MHZ ），耗电量更低，散热性能更优良。 DDR3内存 第三代DDR内存 DDR3相比起DDR2有更低的工作电压，从DDR2的1.8V降落到1.5V，性能更好更为省电；DDR2的4bit 预读升级为8bit预读。DDR3目前最高能够1600Mhz的速度，由于目前最为快速的DDR2内存速度已经提升到800Mhz/1066Mhz的速度，因而首批DDR3内存模组将会从1333Mhz的起跳。 三种类型DDR内存之间，从内存控制器到内存插槽都互不兼容。即使是一些在同时支持两种类型内存的Combo主板上，两种规格的内存也不能同时工作，只能使用其中一种内存。 内存SPD芯片 内存SPD芯片
D D R 系列系列内存内存内存详解及硬件详解及硬件 设计规范 By: Michael Oct 12, 2010 haolei@https://www.doczj.com/doc/8d3331203.html,
目录 1.概述 (3) 2.DDR的基本原理 (3) 3.DDR SDRAM与SDRAM的不同 (5) 3.1差分时钟 (6) 3.2数据选取脉冲（DQS） (7) 3.3写入延迟 (9) 3.4突发长度与写入掩码 (10) 3.5延迟锁定回路（DLL） (10) 4.DDR-Ⅱ (12) 4.1DDR-Ⅱ内存结构 (13) 4.2DDR-Ⅱ的操作与时序设计 (15) 4.3DDR-Ⅱ封装技术 (19) 5.DDR-Ⅲ (21) 5.1DDR-Ⅲ技术概论 (21) 5.2DDR-Ⅲ内存的技术改进 (23) 6.内存模组 (26) 6.1内存模组的分类 (26) 6.2内存模组的技术分析 (28) 7.DDR 硬件设计规范 (34) 7.1电源设计 (34) 7.2时钟 (37) 7.3数据和DQS (38) 7.4地址和控制 (39) 7.5PCB布局注意事项 (40) 7.6PCB布线注意事项 (41) 7.7EMI问题 (42) 7.8测试方法 (42)
摘要： 本文介绍了DDR 系列SDRAM 的一些概念和难点，并分别对DDR-I/Ⅱ/Ⅲ的技术特点进行了论述，最后结合硬件设计提出一些参考设计规范。 关键字关键字：：DDR, DDR, SDRAM SDRAM SDRAM, , , 内存模组内存模组内存模组, , , DQS DQS DQS, DLL, MRS, ODT , DLL, MRS, ODT , DLL, MRS, ODT Notes : Aug 30, 2010 – Added DDR III and the PCB layout specification - by Michael.Hao
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
详解内存工作原理及发展历程 RAM（Random Access Memory）随机存取存储器对于系统性能的影响是每个PC 用户都非常清楚的，所以很多朋友趁着现在的内存价格很低纷纷扩容了内存，希望借此来得到更高的性能。不过现在市场是多种内存类型并存的，SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM等等，如果你使用的还是非常古老的系统，可能还需要EDO DRAM、FP DRAM（块页）等现在不是很常见的内存。 虽然RAM的类型非常的多，但是这些内存在实现的机理方面还是具有很多相同的地方，所以本文的将会分为几个部分进行介绍，第一部分主要介绍SRAM 和异步DRAM（asynchronous DRAM），在以后的章节中会对于实现机理更加复杂的FP、EDO和SDRAM进行介绍，当然还会包括RDRAM和SGRAM等等。对于其中同你的观点相悖的地方，欢迎大家一起进行技术方面的探讨。 存储原理： 为了便于不同层次的读者都能基本的理解本文，所以我先来介绍一下很多用户都知道的东西。RAM主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用袋子盛米那么简单，更像是图书馆中用有格子的书架存放书籍一样，不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来，虽然都是书但是每本书是不同的。对于RAM等存储器来说也是一样的，虽然存储的都是代表0和1的代码，但是不同的组合就是不同的数据。 让我们重新回到书和书架上来，如果有一个书架上有10行和10列格子（每行和每列都有0-9的编号），有100本书要存放在里面，那么我们使用一个行的编号＋一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号87，
DRAM内存原理 1. 内存基础 不管你信不信,RDRAM (Rambus、DDR SDRAM甚至是EDO RAM它们在本质上讲是一样的。RDRAM、DDR RAM、SDRAM、EDO RAM都属于 DRAM(Dynamic RAM,即动态内存。所有的DRAM基本单位都是由一个晶体管和一个电容器组成。请看下图: 上图只是DRAM一个基本单位的结构示意图:电容器的状态决定了这个DRAM 单位的逻辑状态是1还是0,但是电容的被利用的这个特性也是它的缺点。一个电容器可以存储一定量的电子或者是电荷。一个充电的电容器在数字电子中被认为是逻辑上的1,而“空”的电容器则是0。电容器不能持久的保持储存的电荷,所以内存需要不断定时刷新,才能保持暂存的数据。电容器可以由电流来充电——当然这个电流是有一定限制的,否则会把电容击穿。同时电容的充放电需要一定的时间,虽然对于内存基本单位中的电容这个时间很短,只有大约0.2-0.18微秒,但是这个期间内存是不能执行存取操作的。
DRAM制造商的一些资料中显示,内存至少要每64ms刷新一次,这也就意味着内存有1%的时间要用来刷新。内存的自动刷新对于内存厂商来说不是一个难题,而关键在于当对内存单元进行读取操作时保持内存的内容不变——所以DRAM单元每次读取操作之后都要进行刷新:执行一次回写操作,因为读取操作也会破坏内存中的电荷,也就是说对于内存中存储的数据是具有破坏性的。所以内存不但要每64ms 刷新一次,每次读操作之后也要刷新一次。这样就增加了存取操作的周期,当然潜伏期也就越长。 SRAM,静态(StaticRAM不存在刷新的问题,一个SRAM基本单元包括4个晶体管和2个电阻。它不是通过利用电容充放电的特性来存储数据,而是利用设置晶体管的状态来决定逻辑状态——同CPU中的逻辑状态一样。读取操作对于SRAM不是破坏性的,所以SRAM不存在刷新的问题。 SRAM不但可以运行在比DRAM高的时钟频率上,而且潜伏期比DRAM短的多。SRAM仅仅需要2到3个时钟周期就能从CPU缓存调入需要的数据,而DRAM 却需要3到9个时钟周期(这里我们忽略了信号在CPU、芯片组和内存控制电路之间传输的时间。前面也提到了,SRAM需要的晶体管的数目是DRAM 的4倍,也就是说成本比DRAM高至少是4倍,在目前的售价SRAM每M价格大约是DRAM的8倍,是RAMBUS内存的2到3倍。不过它的极短的潜伏期和高速的时钟频率却的确可以带来更高的带宽。 结构和功能(SDRAM 内存最基本的单位是内存“细胞”——也就是我们前面展示给大家DRAM 基本单元示意图所示的部分,下面我们对这个部分通称为DRAM基本单元。每个DRAM 基本单元代表一个“位”——Bit(也就是一个比特,并且有一个由列地址和行地址定义的唯一地址。8个比特组成一个字节,它可代表256种组合(即2的八次幂,字节是内存中最小的可寻址单元。DRAM基本单元不能被单独寻址——否则现在的内存将会更加复杂,而且也没有必要。很多DRAM基本单元连接到同一个列线(Row line和同一个行线(Column line,组成了一个矩阵结构,这个矩阵结构就是一个Bank。大部
Flash 存储芯片工作原理: Flash 芯片并不是像光盘那样把信息刻上去的。为了更加清楚地说明，我首先让你知道计算机的信息是怎样储存的。计算机用的是二进制，也就是0与1。在二进制中，0与1可以组成任何数。而电脑的器件都有两种状态，可以表示0与1。比如三极管的断电与通电，磁性物质的已被磁化与未被磁化，物质平面的凹与击，都可以表示0与1。硬盘就是采用磁性物质记录信息的，磁盘上的磁性物质被磁化了就表示1，未被磁化就表示0，因为磁性在断电后不会丧失，所以磁盘断电后依然能保存数据。而内存的储存形式则不同，内存不是用磁性物质，而是用RAM 芯片。现在请你在一张纸上画一个“田”，就是画一个正方形再平均分成四份，这个“田”字就是一个内存，这样，“田”里面的四个空格就是内存的储存空间了，这个储存空间极小极小，只能储存电子。。好，内存现在开始工作。内存通电后，如果我要把“1010”这个信息保存在内存（现在画的“田”字）中，那么电子就会进入内存的储存空间里。“田”字的第一个空格你画一点东西表示电子，第二个空格不用画东西，第三个空格又画东西表示电子，第四个格不画东西。这样，“田”的第一格有电子，表示1，第二格没有，表示0，第三格有电子，表示1，第四格没有，表示0，内存就是这样把“1010”这个数据保存好了。电子是运动没有规律的物质，必须有一个电源才能规则地运动，内存通电时它很安守地在内存的储存空间里，一旦内存断电，电子失去了电源，就会露出它乱杂无章的本分，逃离出内存的空间去，所以，内存断电就不能保存数据了。再看看U 盘，U 盘里的储存芯片是Flash 芯片，它与RAM 芯片的工作原理相似但不同。现在你在纸上再画一个“田”字，这次要在四个空格中各画一个顶格的圆圈，这个圆圈不是表示电子，而是表示一种物质。好，Flash 芯片工作通电了，这次也 是保存“1010”这个数据。电子进入了“田”的第一个空格，也就是芯片的储存空间。电子把里面的物质改变了性质，为了表示这个物质改变了性质，你可以把“田”内的第一个圆圈涂上颜色。由于数据“1010”的第二位数是0，所以Flash 芯片的第二个空间没有电子，自然里面那个物质就不会改变了。第三位数是1，所以“田”的第三个空格通电，第四个不通电。现在你画的“田”字，第一个空格的物质涂上了颜
一文详解SRAM特点和原理 基本简介SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM （Dynamic Random Access Memory）每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。 主要规格一种是置于CPU与主存间的高速缓存，它有两种规格：一种是固定在主板上的高速缓存（Cache Memory ）;另一种是插在卡槽上的COAST（Cache On A STIck）扩充用的高速缓存，另外在CMOS芯片1468l8的电路里，它的内部也有较小容量的128字节SRAM，存储我们所设置的配置数据。还有为了加速CPU内部数据的传送，自80486CPU 起，在CPU的内部也设计有高速缓存，故在PenTIum CPU就有所谓的L1 Cache（一级高速缓存）和L2Cache（二级高速缓存）的名词，一般L1 Cache是内建在CPU的内部，L2 Cache是设计在CPU的外部，但是PenTIum Pro把L1和L2 Cache同时设计在CPU的内部，故PenTIum Pro的体积较大。最新的Pentium II又把L2 Cache移至CPU内核之外的黑盒子里。SRAM显然速度快，不需要刷新的操作，但是也有另外的缺点，就是价格高，体积大，所以在主板上还不能作为用量较大的主存。 基本特点现将它的特点归纳如下： ◎优点，速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。 ◎缺点，集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。 ◎SRAM使用的系统： ○CPU与主存之间的高速缓存。 ○CPU内部的L1/L2或外部的L2高速缓存。 ○CPU外部扩充用的COAST高速缓存。 ○CMOS 146818芯片（RTCMOS SRAM）。
硬盘内部硬件结构和工作原理详解 一般硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用硬盘的基本依据，下面将逐步介绍它们的含义。 硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件等组成，如图1-1所示。盘体是一个密封的腔体。硬盘的内部结构通常是指盘体的内部结构；控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存（即CACHE）和主控制芯片等单元，如图1-2所示；硬盘接口包括电源插座、数据接口和主、从跳线，如图1-3所示。 图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。
1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。 图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in 硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以，盘片较多，有的甚至多达10余片，现代硬盘的盘片一般只有少数几片。一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
内存工作原理及发展历程 RAM（Random Access Memory）随机存取存储器对于系统性能的影响是每个PC用户都非常清楚的，所以很多朋友趁着现在的内存价格很低纷纷扩容了内存，希望借此来得到更高的性能。不过现在市场是多种内存类型并存的，SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM等等，如果你使用的还是非常古老的系统，可能还需要EDO DRAM、FP DRAM（块页）等现在不是很常见的内存。 虽然RAM的类型非常的多，但是这些内存在实现的机理方面还是具有很多相同的地方，所以本文的将会分为几个部分进行介绍，第一部分主要介绍SRAM和异步DRAM （asynchronous DRAM），在以后的章节中会对于实现机理更加复杂的FP、EDO和SDRAM 进行介绍，当然还会包括RDRAM和SGRAM等等。对于其中同你的观点相悖的地方，欢迎大家一起进行技术方面的探讨。 存储原理： 为了便于不同层次的读者都能基本的理解本文，所以我先来介绍一下很多用户都知道的东西。RAM主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用袋子盛米那么简单，更像是图书馆中用有格子的书架存放书籍一样，不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来，虽然都是书但是每本书是不同的。对于RAM等存储器来说也是一样的，虽然存储的都是代表0和1的代码，但是不同的组合就是不同的数据。 让我们重新回到书和书架上来，如果有一个书架上有10行和10列格子（每行和每列都有0-9的编号），有100本书要存放在里面，那么我们使用一个行的编号＋一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号87，那么我们首先锁定第8行，然后找到第7列就能准确的找到这本书了。在RAM存储器中也是利用了相似的原理。 现在让我们回到RAM存储器上，对于RAM存储器而言数据总线是用来传入数据或者传出数据的。因为存储器中的存储空间是如果前面提到的存放图书的书架一样通过一定的规则定义的，所以我们可以通过这个规则来把数据存放到存储器上相应的位置，而进行这种定位的工作就要依靠地址总线来实现了。对于CPU来说，RAM就象是一条长长的有很多空格的细线，每个空格都有一个唯一的地址与之相对应。如果CPU想要从RAM中调用数据，它首先需要给地址总线发送地址数据定位要存取的数据，然后等待若干个时钟周期之后，数据总线就会把数据传输给CPU。下面的示意图可以帮助你很好的理解这个过程。
图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE 接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。 1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。
图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以，盘片较多，有的甚至多达10余片，现代硬盘的盘片一般只有少数几片。一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
Windows7内存管理机制Superfetch介绍 关键字: superfetch 在了解Superfetch 内存管理机制之前。我们要弄清楚一些概念。下面我就来讲解一下什么叫做“工作集”。 一、 首先，我们从内存讲起。我们可以简单的将内存理解为“数据结构”+“工作集”。 也就是说，在内存这个大房子里面有两个房间，一个是“数据结构”房间，另一个是“工作集”房间。那么我们就开始讲什么是“工作集”房间。 我们可以将每一个程序的运行占用的内存当做一个员工，而这些 员工要工作的话就必须要走进他们的办公室，然后才能开始工作，那么这些“办公室”就可以理解为工作集了。引用森木的话就是“简单的说，应用程序在运行过程 中进程所占用的内存中的工作空间就叫做工作集”。 那工作集的作用是什么呢？就如我刚才说的，是各个员工办公的 场 所，我们可以想象这些员工来自他们的“家”，也就是硬盘，工作集的作用就是让这些员工从家进入到大厦里（也就是内存里），也可以说，在这个大厦里，门口就 是工作集房间，员工进入了工作集才能进入大厦。再次引用森木的话就是“工作集的作用是为了应用程序在运行时将硬盘当中对应的文件引入物理内存中”。 可是我们知道，大厦不能只有工作集一个房间，所有的员工在这 个房间里面占用的地方并不是整个大厦（内存）。而工作集房间的面积大小就要看你这个大厦有多大了。如果大一点的大厦工作集房间肯定大，那小的大厦这个房间 自然就小了。我在前面也提到过，这个大厦还有一个房间，就是“数据结构”。 二、 物理内存的数据结构 在数据结构这个房间里，还分有五个小房间。他们分别是： Free Page List 自由页面列表（房间） Modified Page List已修改页面列表（房间） Standby Page List备用页面列表（房间） Zero Page List清零页面列表（房间） Bad Page List坏损页面列表（房间） 那下面我就结合工作集的工作原理来一起讲解数据结构这个房间 了。 三、 工作集的工作原理
详解内存(RAM，SRAM，SDRAM)工作原理及发展历程 RAM（Random Access Memory）随机存取存储器对于系统性能的影响是每个PC用户都非常清楚的，所以很多朋友趁着现在的内存价格很低纷纷扩容了内存，希望借此来得到更高的性能。不过现在市场是多种内存类型并存的，SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM等等，如果你使用的还是非常古老的系统，可能还需要EDO DRAM、FP DRAM（块页）等现在不是很常见的内存。 虽然RAM的类型非常的多，但是这些内存在实现的机理方面还是具有很多相同的地方，所以本文的将会分为几个部分进行介绍，第一部分主要介绍SRAM和异步DRAM（asynchronous DRAM），在以后的章节中会对于实现机理更加复杂的FP、EDO和SDRAM进行介绍等等。 存储原理： RAM主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用袋子盛米那么简单，更像是图书馆中用有格子的书架存放书籍一样，不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来，虽然都是书但是每本书是不同的。对于RAM等存储器来说也是一样的，虽然存储的都是代表0和1的代码，但是不同的组合就是不同的数据。 让我们重新回到书和书架上来，如果有一个书架上有10行和10列格子（每行和每列都有0-9的编号），有100本书要存放在里面，那么我们使用一个行的编号＋一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号87，那么我们首先锁定第8行，然后找到第7列就能准确的找到这本书了。在RAM存储器中也是利用了相似的原理。 现在让我们回到RAM存储器上，对于RAM存储器而言数据总线是用来传入数据或者传出数据的。因为存储器中的存储空间是如同前面提到的存放图书的书架一样通过一定的规则定义的，所以我们可以通过这个规则来把数据存放到存储器上相应的位置，而进行这种定位的工作就要依靠地址总线来实现了。对于CPU来说，RAM就象是一条长长的有很多空格的细线，每个空格都有一个唯一的地址与之相对应。如果CPU想要从RAM中调用数据，它首先需要给地址总线发送地址数据定位要存取的数据，然后等待若干个时钟周期之后，数据总线就会把数据传输给CPU。下面的示意图可以帮助你很好的理解这个过程。
第二章 DDR SDRAM的原理和时序 DDR SDRAM 全称为Double Data Rate SDRAM，中文名为“双倍数据流SDRAM”。DDR SDRAM 在原有的SDRAM 的基础上改进而来。也正因为如此，DDR 能够凭借着转产成本优势来打败昔日的对手RDRAM，成为当今的主流。由于SDRAM 的结构与操作在前一章已有详细阐述，所以本文只着重讲讲DDR 的原理和DDR SDRAM 相对于传统SDRAM（又称SDR SDRAM）的不同。 DDR SDRAM可在一个时钟周期内传送两次数据 2.1 DDR的基本原理 有很多文章都在探讨DDR 的原理，但似乎也不得要领，甚至还带出一些错误的观点。首先我们看看一张DDR 正规的时序图。 DDR SDRAM 读操作时序图
从中可以发现它多了两个信号： CLK#与DQS，CLK#与正常CLK 时钟相位相反，形成差分时钟信号。而数据的传输在CLK 与CLK#的交叉点进行，可见在CLK 的上升与下降沿（此时正好是CLK#的上升沿）都有数据被触发，从而实现DDR。在此，我们可以说通过差分信号达到了DDR 的目的，甚至讲CLK#帮助了第二个数据的触发，但这只是对表面现象的简单描述，从严格的定义上讲并不能这么说。之所以能实现DDR，还要从其内部的改进说起。 DDR 内存芯片的内部结构图，注意比较上文中SDRAM 的结构图 这也是一颗128Mbit 的内存芯片，标称规格也与前文的SDRAM 一样为32×4bit。从图中可以看出来，白色区域内与SDRAM 的结构基本相同，但请注意灰色区域，这是与SDRAM 的不同之处。 首先就是内部的L-Bank 规格。SDRAM 中L-Bank 存储单元的容量与芯片位宽相同，但在DDR SDRAM 中并不是这样，存储单元的容量是芯片位宽的一倍，所以在此不能再套用讲解SDRAM 时“芯片位宽=存储单元容量”的公式了。也因此，真正的行、列地址数量也与同规格SDRAM 不一样了。 以本芯片为例，在读取时，L-Bank 在内部时钟信号的触发下一次传送8bit 的数据给读取锁存器，再分成两路4bit 数据传给复用器，由后者将它们合并为一路4bit 数据流，然后由发送器在DQS 的控制下在外部时钟上升与下降沿分两次传输4bit 的数据给北桥。这样，如果时钟频率为100MHz，那么在I/O 端口处，由于是上下沿触发，那么就是传输频率就是200MHz。 现在大家基本明白DDR SDRAM 的工作原理了吧，这种内部存储单元容量（也可以称为芯片内部总线位宽）=2×芯片位宽（也可称为芯片I/O 总线位宽）的设计，就是所谓的两位预取（2-bit Prefetch），有的公司则贴切的称之为2-n Prefetch（n 代表芯片位宽）。
虚拟机内存工作原理 Windows环境内存名词释义 Windows内存管理概述 在现代计算机系统中，内存是指CPU可以直接访问的随机存储器。在硬件上，CPU通过一组地址线连接到内存上，这组地址线称为内存总线。而在软件上，CPU的许多指令允许用内存单元地址作为指令的操作数，实现直接操纵这些内存单元。内存地址，在Intel x86 体系结构中，内存地址有三种类型: 物理地址即内存存储器的索引，CPU操纵内存芯片时，通过地址线管脚加上电信号来读或写相应的内存单元。在Intel x86体系结构上，物理地址是一个32位或36位的无符号整数。 虚拟地址：在32位系统上，虚拟地址空间可以达到4GB大小，也就是说，整个空间可以有232=4294967296个字节单元。Intel x86芯片内有专门的电路负责把一个虚拟地址转译成物理地址。 逻辑地址。逻辑地址包含两部分：段和偏移。段指定了在整个地址空间中的一个基地址、段空间的大小、属性。与寻址相关的是段的基址和大小。偏移部分指定了一个逻辑地址相对于段基址的偏移量。此偏移量不能超过段的边界。因此，逻辑地址的实际地址是段基址加上偏移量。Intel x86芯片也有专门的电路把逻辑地址转译成一个虚拟地址或物理地址。 把一个地址告诉CPU，让它访问相对应的物理内存单元，这一过程是操作系统和CPU相互协作来完成的。CPU最终需要的是一个物理地址，它必须把软件指令中的地址转译成物理地址，在转译过程中可能会涉及一些数据结构，甚至涉及I/O操作。 从操作系统的角度来看，一方面，它需要有效地管理所有的物理内存，使得当一个进程需要内存时，能够分配足够的内存单元给这一进程；另一方面，正如上一章所讲，进程代表一个相对独立的任务，它有一个逻辑上独立的地址空间。不同进程的地址空间应该是相互隔离的。实现每个进程都有自己的私有地址空间。 当系统中进程数量增加以后，所需内存数量往往超过了总的物理内存，在这种情况下，操作系统须合理地安排内存的使用，使得内存紧缺时，既不会波及系统本身的稳定性，同时也不会严重影响系统的性能。当发生这种情况时，一般的做法是把不紧急的进程中的数据或代码先存放到硬盘（pagefile）中，从而把它们占用的物理内存腾出来给紧急的进程使用，或者交给系统使用。当内存紧缺的状况缓解时，系统再把硬盘（pagefile）中的进程数据或代码装回到已经空闲下来的内存单元中，从而使这些进程有机会继续运行。这两个过程称为内存换出和换入。几乎所有的多进程操作系统都支持这种内存管理。 内存基本单元总是字节Bytes。每个内存地址指向一个字节，地址值加1以后指向下一个字节。物理内存的地址是固定的，故让进程使用物理地址来访问内存将使得进程的动态分配难以有效实施，因为内存单元与进程将通过物理地址紧密地联系在一起了，从而内存的回收和再分配将受限于特定的进程和物理地址。为打破这种关联关系，思路是让进程使用虚拟地址，而虚拟地址和物理地址之间通过一个映射表来完成转译。 1.1 pagefile：即windows安装过程中创建的分页文件，见下图。
网卡工作原理 网卡的主要工作原理:发送数据时,计算机把要传输的数据并行写到网卡的缓存,网卡对要传输的数据进编码(10M以太网使用曼切斯特码,100M以太网使用差分曼切斯特码),串行发到传输介质上.接收数据时,则相反。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（物理地址），且保证绝对不会重复。MAC为48bit,前24比特由IEEE分配,是需要钱买的,后24bit由网卡生产厂家自行分配.
我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10／100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。如果只是作为一般用途，如日常办公等，比较适合使用10M网卡和10／100M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域，就要选择千兆级的网卡。 一、网卡的主要特点 网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互连接的设备。无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网 卡。如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。
电脑之间在进行相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。我们可以把帧看做是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。一块网卡包括OSI模型的两个层――物理层和数据链路层。物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。Echo 应答协议
电脑内存工作原理 电脑内存工作原理 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，RowAddressStrobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号，ColumnAddressStrobe），最后再进行读或写的动作。因此，内存在读写时至少必须有五个步骤：分别是画个十字（内有定地址两个操作以及判读地址两个信号，共四个操作）以及或读或写的操作，才能完成内存的存取操作。 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（AddressBus）将地址送到内存，然后数据总线（DataBus）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 所谓存取时间，指的是CPU读或写内存内资料的'过程时间，也称为总线循环（buscycle）。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DDR2667）。 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 （ColumnAddressStrobe行地址控制器）延迟，RAS （RowAddressStrobe列地址控制器）－to－CAS延迟，RASPrecharge（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。
第三章内存储器 教学提示： 本章主要介绍了内存的概念和发展，了解内存的性能指标和结构，学会识别区分各种内存，掌握内存条的选购和测试。 教学目标： A级：（基本要求） 1. 了解内存的基本知识和性能指标。 2. 掌握内存的安装和基本设置。 B级：（较高要求） 1. 了解识别内存条的基本方法。 2. 掌握条据需要选购内存条的方法。 3. 对内存进行测试和维护。 历史回顾： 计算机内存的诞生。世界上第一台数字计算机可以追溯到上个世纪30 年代宋到40 年代初，约翰阿塔纳索夫和他的学生贝瑞在美国艾奥瓦州立大学组装出了世界上第一台数字计算机。该计算机具备了许多现代计算机的设计思想．包括使用二进制数字、可再生存储器、并行计算以及将计算单元和存储单元分离开来等。约翰阿塔纳索夫计算机的存储系统使用的是一个大的磁鼓，这也是计算机内存储器的雏形。
图3-1 早期的计算机的存储系统使用的是一个大的磁鼓内存储器（内存）是微型计算机主机的组成部分，用来存放当前正在使用的或随时要使用的程序。 在计算机的存储系统中内存储器直接决定CPU的工作效率，它是CPU与其它部件进行数据传输的纽带。内存储器是计算机中仅次于CPU的重要部件，内存的容量及性能是影响计算机性能主要因素之一。因此配置和维护计算机就要了解和掌握内存储器的基本知识。 知识补充： 内部存储器按存储信息的功能可分为只读存储器（ROM ）、可改写的只读存储器EPROM和随机存储器RAM三大类。存放在RAM上的数据既可以快速写入，也能快速读出。“中转仓库”一般就是用RAM来搭建的。因此，如果不是特别说明，内存一般指的就是RAM。 3.1 基础知识：认识内存储器 内存储器有很多种类，通常所说的内存就是指内存条，下面就逐步介绍内存条。 3.1.1 认识内存条 1．内存的工作原理 当CPU 在工作时，需要从硬盘等外部存储器上读取数据，但由于硬盘这个“仓库”太大，加上离CPU 也很“远”，运输“原料”数据的速度就比较慢，会使CPU 的生产效率降低。为了解决这个问题，在CPU 与外部存储器之间，建了一个“小仓库”：内存。内存虽然容量不大，一般只有几十MB 到几百MB ，但中转速度非常快，当CPU 需要数据时，事先可以将部分数据存放在内存中，这样提高了CPU的工作效率，同时也减轻了硬盘的负担。由于内存只是一个“中转仓库”，因此它并不能用来长时间存储数据，当突然断电时，内存中的所有数据都会丢失。内存的工作如图3-2所示。