計(jì)算機(jī)裝配技術(shù)第5講內(nèi)存

1、第5講 內(nèi) 存計(jì)算機(jī)裝配技術(shù)1主要內(nèi)容5.1 概述 5.2 內(nèi)存的類(lèi)型 5.3 內(nèi)存芯片的封裝5.4 內(nèi)存模塊與插槽 5.5 內(nèi)存的性能 5.6 內(nèi)存的相關(guān)知識(shí) 5.1 概述存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器與外存儲(chǔ)器 內(nèi)部存儲(chǔ)器芯片 主要有四種類(lèi)型：ROM有條件寫(xiě)入、隨機(jī)讀取 不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失FLASH隨機(jī)寫(xiě)入、隨機(jī)讀取 不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失DRAM隨機(jī)寫(xiě)入、隨機(jī)讀取 需要刷新斷電后數(shù)據(jù)丟失SRAM隨機(jī)寫(xiě)入、隨機(jī)讀取不需要刷新斷電后數(shù)據(jù)丟失我們常說(shuō)的內(nèi)存在狹義上是指系統(tǒng)主存，通常使用DRAM芯片 Page 3 of 105.2 內(nèi)存的類(lèi)型FPM DRAMFast Page Mode （快

2、速頁(yè)面模式）DARM支持分頁(yè)和突發(fā)訪問(wèn)模式的DRAM存儲(chǔ)器叫做快速頁(yè)模式內(nèi)存 1995年及之前的大多數(shù)486和Pentium系統(tǒng)都使用FPM內(nèi)存EDO DRAMExtended Data Out（擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出 ） DRAM 允許下一個(gè)訪問(wèn)周期與前一個(gè)周期重疊，從而使每個(gè)周期大約節(jié)省10ns 一般是72針的SIMM（Single Inline Memory Module，單內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊）形式內(nèi)存的工作電壓通常是5V5.2 內(nèi)存的類(lèi)型SDRAM Synchronous（同步） DRAM 與主板時(shí)鐘頻率保持同步，有PC66、PC100和PC133等幾種規(guī)范 以DIMM（Dual Inline Mem

3、ory Module，雙內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊）的形式安裝在主板上(168針)內(nèi)存的工作電壓通常是3.3VDDR-SDRAM 雙倍數(shù)據(jù)速率（Double Data Rate, DDR）SDRAM是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的改進(jìn)設(shè)計(jì) ，DDR內(nèi)存并不將時(shí)鐘頻率加倍，而是通過(guò)在每個(gè)時(shí)鐘周期里傳輸2次來(lái)獲得加倍的性能使用184針的DIMM設(shè)計(jì)內(nèi)存的工作電壓通常是2.5V5.2 內(nèi)存的類(lèi)型DDR2-SDRAM與DDR相比，最大的區(qū)別是數(shù)位預(yù)取技術(shù)的不同 DDR2每次傳送數(shù)據(jù)達(dá)到4bit，比DDR每次傳送2bit多一倍 工作電壓從原來(lái)DDR的2.5V降到了1.8V 加入了OCD （Off-Chip Driver）技術(shù) ，

4、以防止電壓不穩(wěn)定引起資料丟失 使用新的240針的DIMM設(shè)計(jì) 5.2 內(nèi)存的類(lèi)型RDRAM 即Rambus DRAM，是一種在1999年后期出現(xiàn)在高端PC系統(tǒng)里的一種內(nèi)存設(shè)計(jì)，但因?yàn)槭袌?chǎng)的接受程度不高，目前已經(jīng)不常見(jiàn)是一種窄通道設(shè)備，一次只傳輸16位（2個(gè)字節(jié)）數(shù)據(jù)（加上兩個(gè)可選的校驗(yàn)位）。 而DIMM是一種64位寬的設(shè)備內(nèi)存總線寬度雖然不寬，但速度卻很快，同時(shí)使用多個(gè)通道能將內(nèi)存總線帶寬進(jìn)一步提高芯片安裝在RIMM里。RIMM的大小和物理形狀類(lèi)似于當(dāng)前的DIMM，但它們是不能替換的通道中未插內(nèi)存模塊的RIMM插槽必須插入一個(gè)連接模塊以保證路徑是完整的5.3 內(nèi)存芯片的封裝DIP早期的內(nèi)存芯片

5、采用此封裝封裝的外形呈長(zhǎng)方形，針腳從長(zhǎng)邊引出，具有適合PCB穿孔安裝，布線和操作較為方便等特點(diǎn)由于針腳數(shù)量少（一般為864針），抗干擾能力極弱體積比較“龐大”5.3 內(nèi)存芯片的封裝SOJSmall Out-Line J-Lead Package 小尺寸J形引腳封裝引腳呈“J”形彎曲地排列在芯片底部四周SOJ封裝一般應(yīng)用在EDO DRAM5.3 內(nèi)存芯片的封裝TSOP Thin Small Outline Package 薄型小尺寸封裝更適合高頻使用，具有較強(qiáng)的可操作性和較高的可靠性封裝厚度只有SOJ的三分之一封裝的外形呈長(zhǎng)方形，封裝芯片的兩側(cè)有I/O引腳，芯片是通過(guò)引腳焊在PCB板上焊點(diǎn)和PC

6、B板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對(duì)困難5.3 內(nèi)存芯片的封裝BGABall Grid Array Package 球柵陣列封裝具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升具有更加快速和有效的散熱途徑BGA封裝以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒(méi)有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率雖然功耗增加，但采用可控塌陷芯片法焊接，可以改善電熱性能寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，使用頻率大大提高組裝可用共面焊接，可靠性高5.3 內(nèi)存芯片的封裝Tiny-BGA 是由 Kingmax推出的封裝方式減少了芯片的面積，可以看成是超小型的BGA

7、封裝比起傳統(tǒng)的封裝技術(shù)有三大進(jìn)步：更大的容量（在電路板上可以安放更多的內(nèi)存芯片）更好的電氣性能（因?yàn)樾酒c底板連接的路徑更短，減小了電磁干擾的噪音，能適合更高的工作頻率）更好的散熱性能（內(nèi)存芯片是通過(guò)一個(gè)個(gè)錫球焊接在PCB板上，由于焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積較大，所以熱量可以很容易地傳導(dǎo)到PCB板上并散發(fā)出去）5.3 內(nèi)存芯片的封裝mBGA Micro Ball Grid Array Package微型球柵陣列封裝是BGA的改進(jìn)版封裝呈正方形，內(nèi)存芯片的面積比較小內(nèi)存芯片的針腳都在芯片下部，連接短、電氣性能好、也不易受干擾，帶來(lái)更好的散熱及超頻性能 5.3 內(nèi)存芯片的封裝CSP Chip Sca

8、le Package芯片級(jí)封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過(guò)11.14，接近11的理想情況，這樣在相同體積下，內(nèi)存模塊可以裝入更多的內(nèi)存芯片，從而增大單條容量CSP封裝的內(nèi)存芯片不僅可以通過(guò)PCB板散熱，還可以從背面散熱5.3 內(nèi)存芯片的封裝WLCSP Wafer Level Chip Scale Package晶圓級(jí)芯片封裝工藝工序大大優(yōu)化，不同于傳統(tǒng)的先切割晶圓，再封裝測(cè)試的做法，而是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測(cè)試，然后再切割生產(chǎn)周期和成本大幅下降新工藝帶來(lái)優(yōu)異的性能，芯片所需針腳數(shù)減少，提高了集成度；電氣性能的提升，引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消除5.4 內(nèi)存模塊與插槽SIMM兩種主要的物理

9、類(lèi)型30針（8位加上1個(gè)可選的校驗(yàn)位）和72針（32位加上4個(gè)可選的校驗(yàn)位）典型的30針SIMM 典型的72針SIMM 5.4 內(nèi)存模塊與插槽DIMMDIMM有三種類(lèi)型，通常使用標(biāo)準(zhǔn)SDRAM、DDR-SDRAM或DDR2-SDRAM芯片這三種類(lèi)型可以通過(guò)其物理特性加以區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)DIMM有168針，每一面都有1個(gè)槽口，在連接的地方還有2個(gè)槽口DDR DIMM有184針，每一面有2個(gè)槽口，在連接的地方只有1個(gè)槽DDR2 DIMM有240針，每一面都有2個(gè)槽口，在連接的地方有1個(gè)槽口，位置比DDR偏向中間的位置大概2-3mmDIMM都是64位（非奇偶校驗(yàn)）或72位（奇偶校驗(yàn)或糾錯(cuò)碼ECC）寬 典型的

10、168針SDRAM DIMM5.4 內(nèi)存模塊與插槽DIMM DDR和DDR2 DIMM典型的184針DDR DIMM典型的240針DDR2 DIMM30針、72針SIMM和SDRAM、DDR DIMM 5.4 內(nèi)存模塊與插槽RIMM有184個(gè)針腳，每一面有1個(gè)槽口，連接的地方中間有2個(gè)槽口RIMM非ECC版有16位數(shù)據(jù)寬度，ECC版則都是18位寬典型的184針RIMM和連接模塊 5.4 內(nèi)存模塊與插槽內(nèi)存插槽30針和72針SIMM插槽 SDRAM和DDR DIMM插槽 DDR和DDR2 DIMM插槽 RIMM插槽 5.5 內(nèi)存的性能內(nèi)存速度和內(nèi)存總線帶寬影響著內(nèi)存性能內(nèi)存速度通常以ns（納秒）

11、或MHz來(lái)表示 ，之間存在換算關(guān)系內(nèi)存速度一直難于跟上處理器的速度 內(nèi)存總線帶寬是指在理想狀態(tài)下內(nèi)存在一秒內(nèi)所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量 內(nèi)存總線帶寬總量(MB) = 內(nèi)存時(shí)鐘頻率 (MHz) 內(nèi)存總線位寬 (bits) 每時(shí)鐘周期的傳輸數(shù)據(jù)位8 內(nèi)存總線的帶寬與處理器總線的帶寬相等時(shí)系統(tǒng)性能最高內(nèi)存延遲也影響著內(nèi)存的性能5.5 內(nèi)存的性能處理器總線類(lèi)型 處理器總線位度（Bytes） 處理器外頻（MHz） 數(shù)據(jù)周期/時(shí)鐘周期 帶寬（MB/s） 33MHz FSB（486 CPU） 4331133133MHz FSB 813311066400MHz FSB（AMD） 820023200400MHz FS

12、B810043200800MHz FSB 820046400內(nèi)存類(lèi)型 內(nèi)存總線位寬（Bytes） 內(nèi)存核心頻率（MHz） 內(nèi)存時(shí)鐘頻率（MHz） 數(shù)據(jù)周期/時(shí)鐘周期 帶寬（MB/s） FPM DRAM82222117EDO DRAM833331266PC133 SDRAM 813313311066DDR400 820020023200PC1066 RDRAM 253353322133DDR2 6678166333253285.6.1 內(nèi)存標(biāo)識(shí)的識(shí)別通常在SIMM、DIMM和RIMM上會(huì)有容量、類(lèi)型、速度等相關(guān)參數(shù)的標(biāo)識(shí)，但在某些產(chǎn)品上也可能無(wú)法找到，這時(shí)就需要從內(nèi)存芯片的型號(hào)中得到所需的參數(shù)目

13、前還沒(méi)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)內(nèi)存芯片編號(hào)，具體情況需要與查閱各生產(chǎn)廠商相關(guān)資料5.6.2 內(nèi)存模塊的單雙面按照內(nèi)存的工作原理，內(nèi)存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)的位寬等于內(nèi)存總線的位物理Bank的概念例如，目前系統(tǒng)的內(nèi)存總線都是64bit，這也意味著內(nèi)存每次必須傳輸64bit位寬的數(shù)據(jù)。從制造工藝和成本來(lái)說(shuō)，單芯片實(shí)現(xiàn)64bit位寬有一定的難度，所以?xún)?nèi)存摸組需要多芯片協(xié)同工作，而不同的內(nèi)存顆粒有不同的位寬，要構(gòu)成64bit位寬，8bit的需要8個(gè)芯片，而16bit的需要4個(gè)，這樣，我們就把構(gòu)成64bit位寬的一組內(nèi)存芯片稱(chēng)之為一個(gè)物理Bank 物理Bank與內(nèi)存的單雙面沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同的芯片組所支持的物理Bank是不

14、同的。我們更應(yīng)該關(guān)注內(nèi)存模塊的Bank數(shù)，而不是內(nèi)存的單雙面5.6.3 內(nèi)存模塊的容量 內(nèi)存容量可以在開(kāi)機(jī)自檢畫(huà)面或BIOS SETUP中查看到Windows系列操作系統(tǒng)也提供了查看內(nèi)存容量的功能查看到的內(nèi)存容量和PC系統(tǒng)中實(shí)際內(nèi)存容量可能會(huì)有不同5.6.4 內(nèi)存模塊的SPD芯片 從PC100標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始內(nèi)存模塊上帶有SPD（Serial Presence Detect，串行存在檢測(cè)）芯片SPD芯片一般位于內(nèi)存模塊正面右側(cè)，是一塊8針腳小芯片，容量為256字節(jié),里面保存著內(nèi)存的速度、時(shí)鐘頻率、容量、工作電壓、CAS、tRCD、tRP、tAC、SPD版本等信息SPD信息一般都是在出廠前，由內(nèi)存模塊制

15、造商根據(jù)內(nèi)存芯片的實(shí)際性能寫(xiě)入到芯片中當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)，支持SPD功能的主板BIOS就會(huì)讀取SPD中的信息，按照讀取的值來(lái)設(shè)置內(nèi)存的相關(guān)參數(shù)，從而可以充分發(fā)揮內(nèi)存條的性能。上述情況實(shí)現(xiàn)的前提條件是在BIOS設(shè)置界面中，將內(nèi)存設(shè)置選項(xiàng)設(shè)為“By SPD”我們可以借助SPDinfo這類(lèi)工具軟件來(lái)查看SPD芯片中的信息5.6.5 內(nèi)存模塊的金手指 金手指（connecting finger）是內(nèi)存模塊與內(nèi)存插槽之間的連接部件金手指由眾多金黃色的導(dǎo)電觸片組成，因其表面鍍金而且導(dǎo)電觸片排列如手指狀，所以稱(chēng)為“金手指”金手指實(shí)際上是在覆銅板上通過(guò)特殊工藝再覆上一層金，不過(guò)因?yàn)榻鸢嘿F的價(jià)格，很多內(nèi)存也會(huì)采用鍍錫來(lái)代替金手指直接影響內(nèi)存在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性如果金手指的制作工藝有問(wèn)題，安裝時(shí)容易受到磨損，工作一段時(shí)間以后就會(huì)出現(xiàn)金手指表面氧化的情況，經(jīng)常導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，頻繁死機(jī)如果PC系統(tǒng)周?chē)氖褂铆h(huán)境比較潮濕、多塵，那么也容易出現(xiàn)上述的癥狀5.6.6 奇偶校驗(yàn)和ECC 內(nèi)存錯(cuò)誤通常分為兩大類(lèi)：硬錯(cuò)誤（hard fail）和軟錯(cuò)誤（soft error）