计算机内存常见技术解析及问答

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提醒:本文最后更新于 2024-03-09 11:15,文中所关联的信息可能已发生改变,请知悉!

前言

近年来,内存厂家着火已经不是新鲜事了,Hynix,Samsung,Toshiba,重要的内存生产大厂隔三岔五就会起一次大火,除了巨额的经济亏损,消费者最熟悉的莫过于“内存又双叒叕涨价了!”以至于每次看到内存涨价,卡吧图吧里就有吧友开始玩梗:又有厂子起火了?
计算机内存常见技术解析及问答
内存(RAM)是冯诺依曼架构下计算机的必备组件,抛开量子计算机不谈,大到复杂指令集的服务器集群,小到 ARM 架构的移动端设备,MCU,或者是一块单片机,只要遵循冯诺依曼架构,都必须有他们的 RAM。
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在一台功能正常的 PC 中,CPU 里的一缓、二缓、三缓(L1、L2、L3),Cache,PCI 插槽上的内存条,广义上都属于 RAM。它是我们执行程序过程中的一道缓冲层,通常来说他们断电之后都不会再保存数据(易失性),与之相对的就是 ROM(非易失性),我们的 SSD,HDD,U 盘,软盘或者小时候听过的磁带,都属于 ROM。
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频率

衡量一块内存颗粒性能的第一个指标就是频率,1333,1666,2133,2333。我们见到的内存条后面跟的这一串数字就是内存颗粒的稳定工作频率。毫无疑问,频率越高,数据读写入内存或者 RAM 向 CPU 发送数据的速率就越快,我们等待进程处理的时间就会越短。
通常厂家为了自家产品的可玩性,会故意把内存频率锁到一个比较低的位置,留下部分空间给玩家超频。(这里笔者并不赞同内存超频。内存颗粒从电气本质上来说就是一堆 MOS 管,材质,架构决定了它的工作频率,长时间工作在高频的环境下看似没什么问题,颗粒的寿命却会受到严重影响,况且,内存频率通常不会成为设备的瓶颈)

容量

从 Macintosh 1984 的 512K RAM,到如今动辄 32G 一根的服务器内存,无疑内存产业的进步是巨大的,值得一提的是,我们给 PC 升级的内存并不是越大越好,受制于主板上主控芯片的影响。一张主板能支持的 RAM 容量是有上限的,主控定义了允许系统索引的 RAM 空间,小白装机时比较容易触碰的误区就是过度堆料。
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(笔者的笔电 MBP2012 RAM 上限)

虽然 2020 年 8G 的 RAM 已经是入门本的标配,但重度办公时依然会捉襟见肘,尤其是需要高码率读写的应用,比如视频音频解码,大型媒体流剪辑,游戏的场景渲染,都会吃掉大部分 RAM。另外,虚拟机通常会被忽略,由于在应用和硬件之间多映射了一个虚拟层,通常内存量小的设备运行速率会出现瓶颈。
对于 Winbook 和 Mac 这两个阵营,RAM 的需求需要分开来判断。MacOS 基于 Unix,对内存的需求通常没有 Winbook 这么大(Unix 可以榨干各种低性能的设备,这也是为什么 iOS 内存只有 2 -4G 多任务操作依然吊打 Android 的原因)Android 虽然基于 Linux,但由于整个操作系统就是一个巨大的 Java 虚拟机,对 RAM 的需求也随之上升。

通道

主板上的 PCI- E 插槽都是成对出现,我们通常把插 N 根内存定义为 N 通道。显然,装机时内存通道都是 1,2,4,8 的成对出现,但很少见到 3,5 通道。一个普遍的说法是插 3 根内存性能弱于 2 根,5 根弱于 4 根,这是由于二进制的体制决定的,如果通道数成双那么字节流就能倍数分配(对于显卡的 PCI 通道也是同样,这也是 3 卡 SLI 少见的原因。)
单通道升级到双通,由于 PCI 通道翻了一倍,内存带宽也会翻一倍,以此类推。

常见问题

Q: 移动设备对 RAM 需求大吗?
A: 内存对于 PC 和手机的影响是不同的,在 PC 平台,假如你安装了一张独显,那么显卡上已经自带了显存颗粒。而如果你用的是核显,那么系统会从内存里切分出一块区域用作显存。对于移动端,内存的重要性却经常被忽略。因为手机通常都不存在独显,CPU 和 GPU 都集成在 Soc 内,系统会强制从 RAM 里切分出一块作为显存,用于图形渲染加工,如果经常需要跑大型游戏,或者录制高码率视屏,那内存的重要性就可见一斑。
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(系统强制从内存切下来的显存)

Q: 混用不同品牌内存的影响
A: 通常来说极少出现兼容性问题,如果两根内存频率不同,那么系统会以频率低的那一根为基准运行。(eg:1*2133、1*2333,主板如果以 2333MHz 为基准运行,2133 有可能损坏。)

Q: 如何辨别假条:
A: 谨慎购买 Kingston、Samsung 的内存。金士顿兼容性极佳,但假货猖獗(尤其是马甲条),三星自从停产黑武士系列后,只做 OEM 代工,不再对外零售,市场上的三星条绝大多数是 OEM 流出的次品。
内存颗粒由于是 BGA 封装,焊工一般都很规整,发现颗粒歪斜的很大概率是假条。
PCB 边缘一般没有毛边,边缘粗糙的有必要去官网查询序列码验证一下。
同一根内存上的颗粒必定是同一家 OEM 代工,生产序列号也很接近,不同厂家代工颗粒必定是假条。此外要提防 JS 把表面打磨过的颗粒以次充好。

Q:虚拟内存是什么,有分配的必要吗?
A:早期计算机内存容量小,通常 32bit 的 PC 会把部分 ROM 空间切割出来充当 RAM,但由于 SATA 带宽小,这样的做法终究不如直接加 RAM 强。
现在虚拟内存仍有存在的必要,用于长期存放命中率较高的文件,但存在感没有以前那么强。

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Pumpkin_300
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