内存(Memory)

      内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

首先介绍一下关于内存的一下概念性的东西：

 

CHANNEL：双通道，使内存的带宽增加一倍，数据存取速度也相应增加一倍（理论上）。（内存的带宽决定“桥梁”的宽窄） 内存通道独立，CPU可分别寻址、读取数据。

 

BANK：Memory chip中的存储单元,假如是X4的话有一个存储单元里面有四个bit数据， Bank,Row,column 组成了内存中cell的定位坐标。

RANK：CPU每次会从cache里面读取64bit的数据，内存控制器从内存读取的也是64bit的数据，这是大佬规定好的。

对于X4的话，那我们就需要16颗芯片。为了组成所需的位宽(64bit )，就需要多颗芯片颗粒并联工作，那么这一个64bit的数据芯片的集合就是一个内存条的Rank。对于X4颗粒， 需要16（64/4）颗芯片颗粒

 

关于SRAM和DRAM，之前也写过一下：https://mp.youkuaiyun.com/postedit/83007445

SRAM：大概理解为MEMORY

DRAM：大概理解为CACHE

CACHE：高速缓冲存储器，其作用是为了更好的利用局部性原理，减少CPU访问主存的次数。CPU是不会直接去访问内存的，都是通过cache间接访问主存， 每次需要访问主存时, 遍历一遍全部cache line(固定为64bit), 查找主存的地址是否在某个cache line中. 如果cache中没有找到, 则分配一个新的cache entry, 把主存的内存copy到cache line中, 再从cache line中读取.

cache entry包含：

 1) cache line

2) tag : 标记cache line对应的主存的地址

3) flag : 标记当前cache line是否invalid, 如果是数据cache, 还有是否dirty

 

回写策略：cache中的数据更新后,需要回写到主存, 回写的时机有:      

1) 每次更新都回写. write-through cache

2) 更新后不回写,标记为dirty, 仅当cache entry被evict(驱赶)时才回写

3) 更新后, 把cache entry送如回写队列, 待队列收集到多个entry时批量回写.

cache一致性问题 有两种情况可能导致cache中的数据过期

1) DMA, 有其他设备直接更新主存的数据

2) SMP, 同一个cache line存在多个CPU各自的cache中. 其中一个CPU对其进行了更新.

 

SPD(SerialPresenceDetect串行存在探测)

 1个8针的SOIC封装(3mm*4mm)256字 EEPROM 芯片。记录了诸如内存的速度、容量、电压与行、列地址带宽等参数信息。当开机时PC的BIOS将自动读取SPD中记录的信息，如果没有SPD，就容易出现死机或致命错误的现象。

 

SPD的内容一般由内存模组制造商写入。实际上，SPD的有效信息只用了128个字节，一般的一个字节至少对应一种参数，有的参数需要多个字节来表述（如产品序列号，生产商在DEDEC组织中的代码）。

ECC内存：Error Checking and Correction即应用了能够实现错误检查和纠正技术（ECC）的内存条。

 

有没有发现这照片里面是十九块大的芯片，其中中间的一块是内存控制器，那么剩下十八块是什么呢？不是只需要十六块吗？

其中十六块是我们上面所说的十六颗芯片，剩下两块呢？

有没有想过为什么要用16颗芯片，而不用一块芯片，这样不就节省空间吗？

当使用一颗芯片的时候，芯片坏了，就直接凉了。然后当我们使用16颗芯片的时候，当有一块坏了，我们可以使用一颗ECC芯片对数据进行纠错和恢复。再坏一颗，那就再算一次。

 

奇偶校验(Parity Check)是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中“1”的个数为奇数或偶数。若用奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验“1”的个数是否为奇数，从而确定传输代码的正确性。

　

Parity Check是通过在原来数据位的基础上增加一个数据位来检查当前8位数据的正确性，但随着数据位的增加Parity用来检验的数据位也成倍增加，就是说当数据位为16位时它需要增加2位用于检查，当数据位为32位时则需增加4位，依此类推。

 

ECC（错误检查和纠正），这种技术也是在原来的数据位上外加校验位来实现的。不同的是两者增加的方法不一样，这也就导致了两者的主要功能不太一样。它与Parity不同的是如果数据位是8位，则需要增加5位来进行ECC错误检查和纠正，数据位每增加一倍，ECC只增加一位检验位，也就是说当数据位为16位时ECC位为6位，32位时ECC位为7位，数据位为64位时ECC位为8位，依此类推，数据位每增加一倍，ECC位只增加一位。

 

总之，在内存中ECC能够容许错误，并可以将错误更正，使系统得以持续正常的操作，不致因错误而中断，且ECC具有比Parity更先进的自动识别、更正的能力，可以将Parity无法检查出来的错误位查出并将错误修正。