18新利最新登入RAM的工作原理

作者:杰夫·泰森&克里斯Pollette
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RAM是计算机的短期存储器。Nazarethman /盖蒂图片社

随机存取存储器(RAM)是最著名的形式计算机内存.这可以让你的电脑上网,然后快速切换到加载应用程序或编辑文档。RAM被认为是“随机访问”,因为如果您知道在任何存储单元相交的行和列,就可以直接访问该存储单元。

相比之下,串行存取存储器(SAM)将数据存储为一系列的存储单元,这些存储单元只能按顺序访问盒式磁带).如果数据不在当前位置,则检查每个内存单元,直到找到所需的数据。SAM在内存缓冲区中工作得非常好,在内存缓冲区中,数据通常按照使用的顺序存储(例如,a上的纹理缓冲区内存视频卡).另一方面,RAM数据可以以任何顺序访问。

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RAM基本上是计算机的短期存储器。类似于微处理器,内存芯片是一个集成电路(IC)由数百万个晶体管和电容器.在最常见的计算机存储器中,动态随机存取存储器(DRAM),一个晶体管和一个电容器配对来创建一个存储单元,表示单个数据位。电容保存信息位- 0或1(参见18luck手机登录18新利最新登入比特和字节是如何工作的有关比特18luck手机登录的信息)。晶体管充当开关,让存储芯片上的控制电路读取电容器或改变其状态。

电容器就像一个可以储存电子的小桶。为了在存储单元中存储1,储存桶中充满了电子。若要存储0,则将其清空。电容器的斗的问题是它有一个泄漏。在几毫秒的时间里,满桶的水就变空了。因此,为了使动态内存工作,CPU或内存控制器必须在放电之前为所有持有1的电容器充电。为此,内存控制器读取内存,然后将其写回来。这个刷新操作每秒自动执行数千次。

动态RAM存储单元中的电容就像一个漏水的水桶。需要定期刷新,否则会放电到0。这个刷新操作就是动态RAM名称的来源。动态RAM必须一直动态刷新,否则它会忘记它所保存的内容。所有这些刷新的缺点是它需要时间并降低内存。

在本文中,您将了解RAM是什么,应该购买哪种类型以及如何安装它。18新利最新登入

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存储器单元和DRAM

内存是由排列在二维网格中的比特组成的。

在图中,红色代表1,白色代表0。在动画中,选择一个列,然后对行进行收费以将数据写入特定的列。

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存储单元蚀刻在硅片上的一列阵列(bitlines)和行(wordlines).位行和字行的交集构成地址记忆单元的。

DRAM的工作原理是通过适当的柱(CAS)发送电荷来激活柱上每个位的晶体管。写入时,行线包含电容器应采取的状态。读取时,感应放大器决定电容中的电荷水平。如果大于50%,则读取为1;否则它会读取为0。计数器根据按什么顺序访问了哪些行来跟踪刷新顺序。做这一切所需要的时间是如此之短,以至于用纳秒(十亿分之一秒)一个记忆体晶片70ns的额定值意味着它需要70纳秒来完全读取和充电每个电池。

如果没有某种方法来获取信息,单靠记忆细胞是毫无价值的。18luck手机登录所以,记忆单元有一个完整的支持基础结构的其他专门电路。这些电路执行如下功能:

  • 识别每一行和列(行地址选择而且列地址选择
  • 跟踪刷新序列(计数器
  • 读取并恢复细胞信号(读出放大器
  • 告诉一个细胞它是否应该充电(允许写入

内存控制器的其他功能包括一系列任务,包括识别内存的类型、速度和数量以及检查错误。

静态RAM与DRAM的工作方式不同。我们将在下一节中了解如何做到18新利最新登入这一点。

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静态随机存取存储器

静态随机存取存储器使用完全不同的技术。在静态RAM中,一种形式的触发器保存内存的每一位(参见18新利最新登入布尔逻辑的工作原理有关人字拖的详情)。一个存储单元的触发器需要4到6个晶体管和一些线路,但从来不需要刷新。这使得静态RAM明显比动态RAM快。18新利最新登入然而,由于静态存储单元有更多的部件,它比动态存储单元在芯片上占据更多的空间。因此,每个芯片的内存会减少,价格也会上涨。

静态RAM快速且昂贵,而动态RAM较便宜且较慢。因此静态RAM用于创建CPU的速度敏感缓存,而动态RAM形成更大的系统RAM空间。

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内存芯片在台式电脑中最初使用一种称为引脚配置双内联封装(下降)。这种引脚配置可以焊接到计算机的孔主板或者插在主板上焊接的插座上。当计算机通常在几兆字节或更少的RAM上运行时,这种方法工作得很好,但随着内存需求的增长,主板上需要空间的芯片数量也在增加。

解决方案是将存储芯片与所有支持组件一起放置在一个单独的设备上印刷电路板(PCB),然后可以插入一个特殊的连接器(内存条)在主板上。这些芯片大多使用a小轮廓j形引线(SOJ)引脚配置,但相当多的厂家使用薄型小轮廓包(TSOP)配置以及。这些新的引脚类型与原始DIP配置之间的关键区别是SOJ和TSOP芯片是表面安装在PCB上的。换句话说,引脚直接焊接到板的表面,而不是插入孔或插座。

存储芯片通常只能作为卡的一部分模块.当你购买内存时,在许多模块上你可以看到单个的内存芯片。

在下一节中,我们将介绍一些其他常见的RAM类型。

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RAM的类型

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工程师手持DDR SDRAM存储芯片。Sutthiwat Srikhrueadam/Getty Images

以下是一些常见的RAM类型:

  • 静态存储器:静态随机存取存储器通常使用多个晶体管四点到六点,但每个存储单元中没有电容。它主要用于缓存
  • 动态随机存取记忆体动态随机存取存储器的存储单元带有一对晶体管和电容,需要不断刷新。
  • FPM DRAM快速页模式动态随机存取存储器是DRAM的原始形式。它在按列和行定位数据位的整个过程中等待,然后在开始读取下一位之前读取该位。到L2缓存的最大传输速率约为176 Mbps。
  • 江户DRAM:扩展数据输出动态随机存取存储器在继续处理下一个比特之前不等待第一个比特的所有处理。一旦第一个比特的地址被定位,EDO DRAM就开始寻找下一个比特。它是关于快5- 20%比FPM DRAM。到L2缓存的最大传输速率约为264 Mbps。
  • 更快同步动态随机存取存储器利用突发模式的概念大大提高了性能。它停留在包含所请求的位的行上,并在列中快速移动,读取每一位。这个想法是在大多数情况下,CPU需要的数据将是按顺序的。SDRAM比EDO RAM快5%左右,传输速率为每秒0.8-1.3兆传输量MT /秒).它是在1988年开发的。
  • 的DDR SDRAM:这是下一代的SDRAM。双数据速率同步动态RAM就像SDRAM,除了它有更高的带宽,这意味着更快的速度。其传输速率为2.1-3.2 MT/s。DDR2000年上映并发展了三代人。DDR2(2003)的传输速率为4.2-6.4 MT/s, DDR3(2007)的传输速率为8.5-14.9 MT/s。最近被广泛使用的一代是2014年推出的DDR4。其传输速率为17-21.3 MT/s。这些标准是由联合电子设备工程委员会(JEDEC)制定的,这是一个由电子公司组成的组织。电平发布规范2020年7月的DDR5。内存制造商美光(Micron)相信新标准将会实现提高87%的性能与DDR4模块相比。
  • RDRAM: Rambus动态随机存取存储器与以前的DRAM架构完全不同。设计的Rambus, RDRAM使用Rambus在线内存模块(RIMM)它的尺寸和引脚配置与标准DIMM相似。使RDRAM如此不同的是它使用了一种称为Rambus通道的特殊高速数据总线。RDRAM存储芯片并行工作,可实现800 MHz或1,600 Mbps或更高的数据速率。由于它们以如此高的速度工作,它们产生的热量比其他类型的芯片多得多。为了帮助散热,Rambus芯片安装了一个散热器,它看起来像一个细长的晶圆。就像内存有更小的版本一样,也有为笔记本电脑设计的so - rimm。
  • 信用卡内存:信用卡内存是一种专有的独立DRAM内存模块,插在笔记本电脑的特殊插槽中使用。
  • PCMCIA存储卡:另一种用于笔记本电脑的独立DRAM模块,这种类型的卡不是专有的,应该与任何系统总线匹配内存卡配置的笔记本电脑一起使用。它们现在很少被使用。
  • CMOS RAMCMOS RAM是一个术语,指的是你的计算机和其他一些设备用来存储硬盘设置等信息的少量内存。这种存储器使用一块小电池为其提供维持存储器内容所需的电力。
  • VRAM: VideoRAM,又称多端口动态随机存取存储器(MPDRAM),是一种专门用于视频适配器或者3d加速器。“多端口”部分来自于这样一个事实,即VRAM通常有两个独立的访问端口,而不是一个,允许CPU和图形处理器同时访问RAM。VRAM位于显卡上,有多种格式,其中许多是专有的。VRAM的大小是决定显示器分辨率和颜色深度的一个因素。VRAM还用于保存特定于图形的信息,例如18luck手机登录三维几何数据还有纹理贴图。真正的多端口VRAM往往是昂贵的,所以许多显卡使用SGRAM(同步图形RAM)代替。性能几乎相同,但SGRAM更便宜。

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内存模块

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内存RAM电路板的特写。Carbonero Stock/Getty Images

用于RAM的各种板和连接器台式电脑在过去的几年里不断发展。第一种类型是专有的,这意味着不同的计算机制造商开发的内存板只适用于他们特定的系统。

然后是SIMM,代表单列式内存模块.这个内存板使用了一个30针连接器,大小约为3.5 x 0.75英寸(约9 x 2厘米)。在大多数计算机中,必须以相同容量和速度成对安装simm。这是因为总线的宽度大于单个SIMM。

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例如,您将安装两个8兆字节(MB)的simm以获得16兆字节的总RAM。每个SIMM一次可以发送8位数据,而系统总线一次可以处理16位数据。后来的SIMM板略大,为4.25 x 1英寸(约11 x 2.5厘米),使用72针连接器来增加带宽,并允许高达256MB的RAM。从20世纪80年代初到21世纪初,SIMM一直在使用。

随着处理器在速度和带宽能力上的增长,业界在年采用了一种新的标准双列式内存模块(DIMM)。内存容量不限,可单独安装,不支持成对安装。

一些品牌的笔记本电脑使用RAM基于小轮廓双列直插式内存模块(SODIMM)配置。SODIMM卡很小,大约2 × 1英寸(5 × 2.5厘米),有144或200个引脚。每个模块的容量范围为2到32GB。一些次级笔记本电脑使用更小的内存,称为microdimm。业界一直在向更薄更轻的笔记本电脑中的低功耗DDR4模块转移,因为它们消耗的能量更少更紧凑。不幸的是,它们必须焊接到位,这意味着普通用户无法更换原来的RAM。

目前可用的大多数内存都是高度可靠的。大多数系统只是让内存控制器在启动时检查错误,并依赖于此。内置错误检查的内存芯片通常使用一种称为奇偶校验的方法来检查错误。奇偶校验芯片每8位数据有一个额外的位。奇偶校验的工作方式很简单。让我们先看看偶校验。

当一个字节中的8位接收到数据时,芯片将1的总数加起来。1总数为奇数时,奇偶校验位设置为1。如果总数为偶数,则奇偶校验位设置为0。当数据从位中读回来时,总数再次加起来并与奇偶校验位进行比较。如果总数为奇数且奇偶校验位为1,则认为该数据有效并将其发送到CPU。但如果总数为奇数,奇偶校验位为0,则芯片知道8位中的某个地方有错误,并转储数据。奇偶校验原理相同,但当字节中的1的总数为偶数时,奇偶校验位设置为1。

奇偶校验的问题在于,它发现了错误,但没有采取任何措施来纠正它们。如果一个字节的数据不匹配其奇偶校验位,那么该数据将被丢弃,系统将再次尝试。处于关键位置的计算机需要更高的容错能力。高端服务器通常有一种形式的错误检查,称为纠错码(ECC)。像奇偶校验一样,ECC使用额外的位来监视每个字节中的数据。不同之处在于ECC使用几个位来进行错误检查——多少位取决于总线的宽度——而不是一个。18新利最新登入ECC内存使用特殊算法不仅可以检测到单比特错误,还可以纠正它们。当一个字节中有超过一位数据失效时,ECC内存还将检测实例。这种故障非常罕见,而且即使使用ECC也无法纠正。

大部分售出的电脑都使用非奇偶校验存储器芯片。这些芯片不提供任何类型的内置错误检查,而是依靠内存控制器进行错误检测。

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18新利最新登入你需要多少内存?

有人说,你永远不会有足够的钱,RAM也是如此,特别是如果你做大量图形密集型的工作或游戏。除了CPU本身,RAM是影响计算机性能的最重要因素。如果你没有足够的内存,增加内存比买一个新的CPU更有意义!

如果您的系统响应缓慢或访问硬盘不断,那么你需要增加更多的RAM。如果你使用的是Windows 10,微软建议32位版本的最低RAM要求为1GB, 64位版本的最低RAM要求为2GB。如果你要升级到Windows 11,你至少需要4GB的内存.如果你使用的是MacOS 11 (Big Sur)的Mac你还需要4GB的内存

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Linux在低系统要求(包括RAM)的系统上愉快地工作是出了名的。Xubuntu是一种流行的低要求Linux发行版,只需要512MB的内存.Xubuntu使用轻量级的Xfce桌面环境,这也是可行的与其他Linux发行版。当然,有些Linux发行版有更高的系统要求。

无论您使用哪种操作系统,请记住正常使用的最低要求-访问互联网,文字处理,标准的家庭/办公室应用程序和轻松的娱乐。如果你从事计算机辅助设计(CAD)、3d建模/动画或大量数据处理,或者你是一名严肃的游戏玩家,那么你将需要更多的RAM。你可能还需要更多的内存,如果你的电脑作为一个服务器某种类型(网页、数据库、应用程序、FTP或网络)。

另一个问题是你的显卡需要多大的VRAM。18新利最新登入现在你能买到的几乎所有卡都至少有12-16MB的RAM。这通常足以在典型的办公环境中运行。如果你想做以下任何一件事,你可能应该投资一个更高端的显卡:

  • 玩现实游戏
  • 拍摄和编辑视频
  • 创建3d图形
  • 在高分辨率、全彩色的环境下工作
  • 设计全彩插图

在购买显卡时,请记住您的显示器和计算机必须能够支持您选择的显卡。

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18新利最新登入如何安装RAM

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工程师将RAM安装到主板插座中。Vesnaandjic /盖蒂图片社

大多数时候,安装RAM是一个非常简单和直接的过程。关键是要做好调查。以下是你需要知道的:

  • 18新利最新登入你有多少内存
  • 18新利最新登入你希望增加多少内存
  • 形成的因素
  • 内存类型
  • 所需的工具
  • 保修
  • 它去了哪里

RAM通常以2g的倍数密度出售:2,4,8,16,32。换句话说,模块是相同的标准尺寸,但在同一块板上可以有不同数量的内存。例如,如果你的电脑有8GB内存,而你想要16GB的总内存,你就会想买一个密度为8GB的模块。

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一旦你知道你想要多少内存,检18新利最新登入查一下形成的因素(卡类)你需要购买。你可以在你的电脑附带的手册中找到这个,或者你可以联系制造商。重要的是要意识到你的选择取决于你的计算机的设计。大多数用于普通家庭/办公室的电脑都有DIMM插槽。高端系统正在转向RIMM技术,它最终也将在标准台式计算机中占据主导地位。由于DIMM和RIMM插槽看起来非常相似,所以要非常小心地确保你知道你的计算机使用的是哪种类型。在插槽中放入错误类型的卡可能会导致系统损坏并损坏卡。

您还需要知道需要哪种类型的RAM。有些计算机需要非常特定类型的RAM才能运行。例如,您的计算机可能只能使用60ns-70ns奇偶校验EDO RAM。大多数计算机没有那么多限制,但它们确实有局限性。为了获得最佳性能,添加到计算机中的RAM必须在速度、奇偶校验和类型上与现有RAM匹配。

此外,一些计算机支持双通道RAM配置,这是一种选项或要求。双通道内存条是成对安装的,如果安装了512MB的内存条,旁边就会安装另一个512MB的内存条。当双通道是可选配置时,在匹配的对中安装RAM可以加快某些应用程序的性能。

您的计算机只能接受这么大的内存。内存插槽数量有限,根据您的机器,即使制造商生产16或32GB模块,您也可能仅限于8GB密度模块。或者,在某些情况下,您的计算机可能允许您升级工厂中安装的RAM。如果你有一台带有4GB可更换RAM的机器,但这台机器可以接受16GB内存,那么你可以买两个8GB模块,然后把4GB模块换掉。

一些制造商——包括电脑和内存——在他们的网站上提供了一个向导,你可以输入你的电脑型号,帮助你找到你需要安装的内存类型。检查计算机上的系统设置,以确定安装了多少内存。18新利最新登入一旦您知道有多少插槽和它可以18新利最新登入接受多少内存,您就可以决定购买多少内存。有些制造商将基本内存焊接到位,但除此之外,您可能可以卸载较小的RAM卡,并将其替换为较大的RAM卡。

事先了解电脑的配置可以帮助你在购买内存时避免沮丧。在你打开电脑后发现你不能使用你买的东西是非常非常烦人的。

在打开计算机之前,请检查最终用户许可协议,以确保在此过程中不会使保修期失效。一些制造商密封的情况下,并要求客户有一个授权的技术人员安装RAM。如果你准备打开电脑盒,关掉电脑并拔掉插头。使用防静电垫或防静电腕带将身体接地,以释放静电。根据你的电脑,你可能需要螺丝刀或螺母驱动器来打开外壳。一些桌面系统采用无工具的情况,使用拇指螺丝或简单的锁存器。笔记本电脑通常更具挑战性。

内存条的实际安装情况通常不需要任何工具.RAM安装在主板上的一系列插槽中,这些插槽被称为内存条.内存模块的一端有缺口,这样你就不能把它插入错误的方向。

对于simm和部分内存,安装模块的方法是将模块以大约45度角放入插槽,然后向前推,直到与插槽垂直主板每一端的小金属夹子都夹到位。如果夹子没有正确地抓住,检查以确保缺口在正确的结束和卡牢固地坐着。许多内存没有金属夹;它们依靠摩擦来固定。同样,只需确保模块牢固地位于插槽中。阅读你的主板手册的方向。

模块安装好后,合上机箱,重新插上电脑电源。当计算机启动POST(“开机自检”)时,它应该自动识别内存,但可能需要一段时间几次重启这样才会发生。这就是全部!

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