原标题：什么是内存？内存的工作原理？

　　RAM 是计算机的短期内存。 

　　随机存取存储器 (RAM) 是最著名的形式 电脑内存.这就是允许您的计算机上网，然后快速切换到加载应用程序或编辑文档的原因。RAM 被认为是“随机访问”，因为如果您知道与该单元相交的行和列，则可以直接访问任何存储单元。

　　相比之下， 串行存取存储器 (SAM) 将数据存储为一系列只能按顺序访问的存储单元(如 盒式录音带).如果数据不在当前位置，则检查每个存储单元，直到找到所需的数据。SAM 非常适合内存缓冲区，其中数据通常按使用顺序存储(例如，纹理缓冲区内存在 显卡).另一方面，RAM数据可以按任何顺序访问。

　　RAM基本上是计算机的短期内存。类似于 微处理器，存储芯片是 集成电路 (IC) 由数百万个晶体管和 电容器.在最常见的计算机内存形式中， 动态随机存取存储器 (DRAM)，晶体管和电容器配对以创建一个 记忆单元，表示一位数据。电容器保存信息位 — 0 或 1(参见 位和字节的工作原理 有关位的信息)。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。

　　电容器就像一个小桶，可以存储电子。为了在存储单元中存储1，桶中充满了电子。要存储 0，它被清空。电容器桶的问题在于它有泄漏。在几毫秒内，一个完整的存储桶变得空了。因此，要使动态内存工作，CPU 或内存控制器必须在放电前为所有保持 1 的电容器充电。为此，内存控制器读取内存，然后将其立即写回。此刷新操作每秒自动发生数千次。

　　动态RAM存储单元中的电容器就像一个漏水的桶。它需要定期刷新，否则将放电到 0。此刷新操作是动态 RAM 得名的地方。动态RAM必须始终动态刷新，否则它会忘记它所持有的内容。所有这些刷新的缺点是它需要时间并减慢内存。

　　在本文中，您将了解有关RAM是什么，应该购买哪种以及如何安装它的所有信息。

　　存储单元和内存内存

　　内存由排列在二维网格中的位组成。

　　在此图中，红色单元格表示 1，白色单元格表示 0。在动画中，选择一列，然后对行收费以将数据写入特定列。

　　存储单元以列阵列(位线) 和行 (字行).位线和字行的交集构成 地址 的存储单元。

　　DRAM 的工作原理是通过适当的列 (CAS) 发送电荷来激活列中每个位的晶体管。写入时，行线包含电容器应采取的状态。读取时，检测放大器确定电容器中的电荷水平。如果超过 50%，则将其读取为 1;否则，它会将其读取为 0。计数器根据以什么顺序访问了哪些行来跟踪刷新序列。完成所有这些操作所需的时间长度如此之短，以至于它表示为 纳 秒 (十亿分之一秒)。一个 存储芯片 70ns 的额定值意味着完全读取和充电每个电池需要 70 纳秒。

　　如果没有某种方法将信息传入和传出，记忆单元本身将毫无价值。因此，存储单元具有其他专用电路的完整支持基础结构。这些电路执行的功能如下：

　　标识每一行和每一列 (行地址选择 和 列地址选择)

　　跟踪刷新序列 (计数器)

　　从细胞读取和恢复信号(检测放大器)

　　告诉细胞是否应该充电(写启用)

　　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的工作方式与DRAM不同。我们将在下一节中介绍如何操作。

　　静态内存

　　静态内存 使用完全不同的技术。在静态 RAM 中，一种形式的触发器保存每个内存位(请参阅 布尔逻辑的工作原理 有关人字拖的详细信息)。存储单元的触发器需要四个或六个晶体管以及一些接线，但永远不必刷新。这使得静态 RAM 明显快于动态 RAM。但是，由于静态存储单元具有更多部件，因此在芯片上占用的空间比动态存储单元多得多。因此，每个芯片获得的内存更少，这会增加其价格。

　　静态 RAM 既快又贵，动态 RAM 更便宜，速度更慢。因此，静态RAM用于创建CPU的速度敏感缓存，而动态RAM则形成更大的系统RAM空间。

　　台式计算机中的内存芯片最初使用称为 双列直插式封装 (浸)。此引脚配置可以焊接到计算机的孔中 母板 或插入主板上焊接的插座。当计算机通常在几兆字节或更少的 RAM 上运行时，这种方法效果很好，但随着对内存的需求增长，需要主板空间的芯片数量增加。

　　解决方案是将内存芯片以及所有支撑组件放在单独的 印刷电路板 (PCB)，然后可以插入特殊连接器(内存库) 在主板上。这些芯片中的大多数使用 小外形 J 引线 (SOJ)引脚配置，但相当多的制造商使用(SOJ)引脚 薄型小外形封装 (TSOP) 配置也是如此。这些较新的引脚类型与原始DIP配置之间的主要区别在于，SOJ和TSOP芯片表面贴装在PCB上。换句话说，引脚直接焊接到电路板表面，而不是插入孔或插座中。

　　存储芯片通常仅作为称为 模块.当您购买内存时，在许多模块上，您可以看到单个内存芯片。

　　在下一节中，我们将介绍一些其他常见类型的 RAM。

　　内存的类型

　　工程师手持DDR SDRAM内存芯片。 

　　以下是一些常见的RAM类型：

　　SRAM：静态随机存取存储器使用多个晶体管，通常 四到六，但每个单元中没有电容器。它主要用于 缓存.

　　内存：动态随机存取存储器具有具有成对晶体管和电容器的存储单元，需要不断刷新。

　　调频内存：快速页面模式动态随机存取存储器是DRAM的原始形式。它等待按列和行查找位数据的整个过程，然后在下一个位开始之前读取该位。到 L2 缓存的最大传输速率约为 176 Mbps。

　　江户德拉姆：扩展数据输出动态随机存取存储器不会等待第一个位的所有处理，然后再继续下一个位。一旦找到第一个位的地址，EDO DRAM就开始寻找下一个位。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。

　　SDRAM：同步动态随机存取存储器利用突发模式概念，大大提高性能。它通过停留在包含请求位的行上并在列中快速移动，随时读取每个位来实现这一点。这个想法是，大多数时候CPU所需的数据将是按顺序排列的。SDRAM比EDO RAM快约5%，传输速率 每秒 0.8-1.3 兆传输 (吨/秒).它于1988年开发。

　　DDR SDRAM：这是下一代 SDRAM。双倍数据速率同步动态RAM就像SDRAM一样，只是具有更高的带宽，这意味着更高的速度。其传输速率为2.1-3.2公吨/秒。 于2000年上映 并先后推进了三代人。DDR2(2003年)的传输速率为4.2-6.4 MT/s，DDR3(2007年)的数据传输速率为8.5-14.9 MT/s。广泛使用的最新一代是 DDR4，于 2014 年推出。其传输速率为17-21.3 MT / s。这些标准由联合电子设备工程委员会(JEDEC)制定，JEDEC是一个由电子公司组成的组织。吉德克 发布其规范 2020 年 7 月的 DDR5。RAM制造商美光认为新标准将 性能提高 87% 与 DDR4 模块相比。

　　RDRAMRambus动态随机存取存储器与以前的DRAM架构完全不同。设计者 兰布斯，RDRAM 使用 Rambus 直插式内存模块 (RIMM)，其尺寸和引脚配置与标准 DIMM 相似。RDRAM之所以如此不同，是因为它使用了一种称为Rambus通道的特殊高速数据总线。RDRAM 内存芯片并行工作以实现 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运行，因此它们产生的热量比其他类型的芯片多得多。为了帮助散发多余的热量，Rambus芯片配备了一个散热器，看起来像一个长而薄的晶圆。就像有较小版本的DIMM一样，也有专为笔记本电脑设计的SO-RIMM。

　　信用卡记忆：信用卡内存是一种专有的独立DRAM内存模块，可插入笔记本电脑专用插槽。

　　PCMCIA 存储卡：另一个用于笔记本电脑的独立DRAM模块，这种类型的卡不是专有的，应该适用于系统总线与存储卡配置匹配的任何笔记本电脑。它们现在很少使用。

　　CMOS 内存：CMOS RAM是一个术语，指的是您的计算机和其他一些设备用于记住硬盘设置等内容的少量内存。此内存使用小电池为其提供维护内存内容所需的电量。

　　显温：VideoRAM，也称为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 3D 加速器。“多端口”部分来自这样一个事实，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的量是显示器分辨率和色深的决定因素。VRAM还用于保存图形特定的信息，例如 三维几何数据 和纹理贴图。真正的多端口VRAM往往很昂贵，因此许多显卡都使用 斯格拉姆 (同步图形内存)代替。性能几乎相同，但 SGRAM 更便宜。

　　内存模块

　　内存RAM电路板的特写。 

　　用于RAM的电路板和连接器的种类 台式计算机 在过去几年中不断发展。第一种类型是专有的，这意味着不同的计算机制造商开发了仅适用于其特定系统的内存板。

　　然后来了 西姆，代表 单列直插式内存模块.该内存板使用 30 针连接器，尺寸约为 3.5 x 0.75 英寸(约 9 x 2 厘米)。在大多数计算机中，您必须以相同的容量和速度成对安装 SIMM。这是因为总线的宽度大于单个 SIMM。

　　例如，您将安装两个 8 兆字节 (MB) 的 SIMM，以获得总共 16 兆字节的 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。SIMM 从 1980 年代初到 2000 年代初使用。

　　随着处理器速度和带宽能力的增长，业界采用了新的标准 双列直插式内存模块 (DIMM)。DIMM 的容量范围很广，可以单独安装，也可以成对安装。

　　部分品牌 笔记本电脑 使用基于 小外形双列直插式内存模块 (SODIMM) 配置。SODIMM卡很小，大约2 x 1英寸(5 x 2.5厘米)，有144或200个针脚。每个模块的容量范围为 2 到 32GB。一些子笔记本电脑使用更小的DIMM，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 他们使用更少的能源 并且更紧凑。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始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它。具有内置错误检查功能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。让我们先看看偶数奇偶校验。

　　当一个字节中的8位接收数据时，芯片将1的总数相加。如果 1 的总数为奇数，则奇偶校验位设置为 1。如果总数为偶数，则奇偶校验位设置为 0。当数据从位中读回时，总数再次相加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，则假定数据有效并发送到 CPU。但是，如果总数为奇数且奇偶校验位为 0，则芯片知道 8 位中的某处存在错误并转储数据。奇偶校验的工作方式相同，但当字节中的 1 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，但对纠正它们没有任何作用。如果数据字节与其奇偶校验位不匹配，则丢弃该数据，系统将重试。处于关键位置的计算机需要更高水平的容错能力。高端服务器通常具有一种称为错误检查的形式，称为 纠错码 (ECC)。与奇偶校验一样，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 使用多个位进行错误检查——多少位取决于总线的宽度——而不是一个。ECC 内存使用特殊的 算法 不仅可以检测单位错误，还可以实际纠正它们。ECC 内存还将检测字节中多个数据发生故障的实例。这种故障非常罕见，即使使用 ECC 也无法纠正。

　　大多数销售的计算机都使用非奇偶校验内存芯片。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。

　　您需要多少内存?

　　有人说你永远没有足够的钱，RAM也是如此，特别是如果你做了很多图形密集型工作或游戏。仅次于CPU本身，RAM是计算机性能的最重要因素。如果您没有足够的 RAM，添加 RAM 比获得新 CPU 更有意义!

　　如果您的系统响应缓慢或访问 硬盘 不断，然后您需要添加更多 RAM。如果您运行的是 Windows 10， 微软推荐 1GB 作为 32 位版本的最低 RAM 要求，2GB 作为 64 位版本的最低 RAM 要求。如果您要升级到 Windows 11， 您至少需要 4GB.如果您使用的是装有 MacOS 11 (Big Sur) 的 Mac 您还需要 4GB.

　　Linux目录 以在系统要求低的系统(包括 RAM)上愉快地工作而闻名。Xubuntu，一个流行的低要求Linux发行版， 只需要 512MB 内存.Xubuntu使用轻量级的Xfce桌面环境， 这也有效 与其他 Linux 发行版一起使用。当然，有些Linux发行版具有更高的系统要求。

　　无论您使用哪种操作系统，请记住，正常使用的最低要求是估计的 - 访问互联网，文字处理，标准家庭/办公室应用程序和轻度娱乐。如果您进行计算机辅助设计 (CAD)、3D 建模/动画或大量数据处理，或者您是一个认真的游戏玩家，那么您将需要更多的 RAM。如果您的计算机充当 服务器 某种类型(网页、数据库、应用程序、FTP 或网络)。

　　另一个问题是您希望视频卡上有多少VRAM。您今天可以购买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。如果您想执行以下任何操作，则可能应该投资购买更高端的图形卡：

　　购买视频卡时，请记住，您的显示器和计算机必须能够支持您选择的显卡。

　　如何安装内存

　　工程师将 RAM 安装到主板插槽中。 维斯南吉奇/盖蒂图片社

　　大多数时候，安装 RAM 是一个非常简单明了的过程。关键是要做你的研究。以下是您需要了解的内容：

　　RAM 通常以 2 GB 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，但同一板上可以有不同的内存量。例如，如果您的计算机有 8GB，而您想要 16GB 的总 RAM，您可能想要购买密度为 8GB 的模块。

　　知道需要多少 RAM 后，请检查以查看 外形尺寸 (卡类型)您需要购买。您可以在计算机随附的手册中找到此信息，也可以联系制造商。重要的是要意识到您的选择取决于计算机的设计。大多数为正常家庭/办公室使用而出售的计算机都有DIMM插槽。高端系统正在转向RIMM技术，该技术最终也将接管标准台式计算机。由于 DIMM 和 RIMM 插槽看起来非常相似，因此请非常小心地确保您知道计算机使用哪种类型。将错误类型的卡放入插槽中可能会损坏系统并损坏卡。

　　您还需要知道需要哪种类型的 RAM。某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。大多数计算机并没有那么严格，但它们确实有局限性。为了获得最佳性能，添加到计算机的 RAM 还必须在速度、奇偶校验和类型上与现有 RAM 匹配。

　　此外，某些计算机支持双通道 RAM 配置作为选项或要求。双通道 RAM 模块成对安装，因此如果安装了 512MB RAM 卡，则旁边还安装了另一个 512MB 卡。当双通道是可选配置时，以匹配对的形式安装 RAM 可以加快某些应用程序的性能。

　　您的计算机仅配置为接受如此多的内存。内存插槽数量有限，根据您的机器，即使制造商制造 16 或 32GB 模块，您也可能被限制为 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出厂时安装的 RAM。如果您的机器带有 4GB 可更换 RAM，但该机器可以接受 16GB，您可以购买两个 8GB 模块并换掉 4GB 模块。

　　一些制造商(包括计算机和内存)在其网站上提供了一个向导，您可以在其中输入计算机的型号，以帮助您找到需要安装的内存类型。检查计算机上的系统设置以了解安装了多少内存。一旦你知道有多少插槽以及它可以接受多少内存，你就可以决定购买多少内存。一些制造商将基本内存焊接到位，但否则您可以卸载较小的RAM卡并将其替换为较大的RAM卡。

　　事先了解计算机的配置将帮助您避免在购买内存时感到沮丧。打开计算机后发现您无法使用购买的东西可能非常非常烦人。

　　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失效。一些制造商密封机箱并要求客户让授权技术人员安装 RAM。如果您已准备好打开机箱，请关闭并拔下计算机的电源。使用防静电垫或腕带将自己接地以释放任何静电。根据您的计算机，您可能需要螺丝刀或螺母刀来打开机箱。一些台式机系统采用免工具机箱，使用指旋螺钉或简单的闩锁。笔记本电脑通常更具挑战性。

　　内存模块的实际安装 通常不需要任何工具.RAM安装在主板上的一系列插槽中，称为 内存库.内存模块的一端有凹口，因此您不能将其插入错误的方向。

　　对于 SIMM 和某些 DIMM，安装模块的方式是将其以大约 45 度角放置在插槽中，然后将其向前推，直到它垂直于 母板 两端的小金属夹卡入到位。如果卡扣不正确，请检查以确保凹口位于右端且卡已牢固就位。许多 DIMM 没有金属夹;他们依靠摩擦力将它们固定到位。同样，只需确保模块牢固地固定在插槽中即可。阅读主板手册以获取说明。

　　安装模块后，合上机箱，重新插入计算机并通电。当计算机启动开机自检(“开机自检”)时，它应该会自动识别内存，但可能需要 几次重启 为此，才能实现。仅此而已!