Chapter Zero 0.2.2 内存

个人计算机架构与相关组件

内存

CPU的数据都是来自主存储器(main memory),个人计算机的主寄存器主要组件是动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory,DRAM)
随机存储内存只有在通电时才能记录使用,断电后就消失了,因此也称这种内存为挥发性内存。
DRAM已经跟新了好几代,使用上较广泛的有SDRAM与DDR SDRAM两种,DDR SDRAM中又包含DDR1,DDR2,DDR3,DDR4,

表格中缺少了DDR4的介绍,可以搜到淘宝店中DDR4的频率最低频率2133MHz,最高4000MHz左右:
图片说明

内存的多通道设计

传统的总线宽度大约为64位,为了加大宽度,芯片厂商将两个主存储器汇整到一起,
如果一个内存可以达到64位,那么两个内存就可以达到128位,也就是双通道的概念。
一般主板的内存插槽颜色分两种,1/3一种颜色,2/4一种颜色,是两对双通道,一般首选插在2/4插槽上,
使用双通道的两个内存最好是同一型号,更好兼容,不推荐放置三通道(即三个内存条),可能会使电压不稳。

DRAM 和 SRAM

除了主存储器,整部计算机中其实还有许多内存。
我们需要了解的是CPU内的第二层高速缓存,

缓存(cache),原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器(RAM)快的一种高速存储器,通常它不像系统主存那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术。

我们知道CPU的数据都是由主存储器提供的,但CPU到主存储器之间还要通过内存控制器
但是如果某些很常用的程序可以放置到CPU内部,那么CPU的读取就不需要跑到主存储器重新读取了!
这对于效能会有更大的提升,所以有第二层快取(缓存)的设计概念,CPU、第二层缓存与主存储器关旭如图:

因为第二层缓存(L2 cache)整合到了CPU内部,所以这个L2内存的速度必须和CPU的频率相同,使用动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory,DRAM)无法达到这个频率速度,此时需要静态随机存储内存(Static Random Access Memory,SRAM),SRAM在设计上使用的晶体管数量较多,价格高,不易做成大容量,但速度快,整合到CPU成为高速缓存加速数据的存取。

实际上除了第二层缓存,还有第一层缓存、第三层缓存,以下是概况,也可以了解更多详情:详情了解下各种高速缓存,走你!

一级缓存,是CPU的第一层高速缓存,主要分为数据缓存和指令缓存,这是对CPU性能影响最大的一层。

二级缓存,是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片,内部芯片速度基本上与CPU主频相同,而外部芯片只有主频的一半。

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三级缓存,离CPU较远,读取速度没一级二级快,但一般三级缓存容量比前面两级大很多。

只读寄存器(ROM)

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