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一個記憶體模組上有多少記憶體?
目前為止,我們已經討論了一部份的記憶體技術特質以及記憶體在系統中的運作 剩下的是技術上的細節-也就是所說的 “位元與位元組” 這個部分包括了電腦運作基礎的二進位系統(binary numbering system)以及記憶體模組容量計算。
位元(Bits)與位元組(Bytes)
電腦使用一種只使用兩個數字,0與1的代碼,稱為機器語言(machine language) 0與1的不同組合組成一般所稱的二進位數字，這些二進位數字組成驅動電腦設備,例如電腦,列印機,硬碟等等的晶片以及微處理器所需的指令。
你可能聽過 “位元” 及 “位元組” 這些名詞，這兩個名詞都是對電腦運作很重要的資訊單位。“位元(bit)” 是 “二進制數字(binary digit)” 的縮寫，正如其名,位元代表二進制數目中的一個位數;位元是電腦中所有資訊的最小單位,並可以具有0或1的數值。一個位元組由8個位元所組成，幾乎所有電腦的性能都是以位元組來代表的。舉例而言,記憶體容量,資料傳輸速率以及資料儲存容量都是以位元組或是它的倍數(例如千位元組(kilobytes),百萬位元組(megabytes)或是十億位元組(gigabytes))來作為測量單位的。
位元以及位元組的概念對於電腦設備以及共同運作的配件來說非常重要。以下將仔細介紹位元與位元組如何組成測量記憶體元件性能的基本及與其他設備，如中央處理器，的互動。
中央處理器與記憶體需求
電腦的中央處理器以八位元一組的方式處理資料。這些分組,在前面的部分已經提到過,稱為位元組。由於位元組是資料處理的基本單位,中央處理器的處理能力常以特定時間中所能夠處理最大位元組數量來形容。舉例而言, Pentium及PowerPC 微處理器目前是64位元中央處理器,意即它們能夠一次同時處理64位元,也就是八位元組的資料。
中央處理器與記憶體的通訊動作稱為匯流排週期。中央處理器在單一匯流排週期中傳輸的資料位元數影響電腦的效能表現並指出電腦所需要的記憶體種類。目前絕大多數的電腦使用168-pin DIMM模組,支援64位元資料通路。早期的72-pin SIMM模組支援32位元資料通路。32位元SIMM模組與 64位元處理器搭配使用時必須以兩支一組的方式安裝,每對模組構成一個記憶庫。中央處理器與記憶庫通訊時將整個記憶庫視為一個單位。
有趣的是,比DIMM模組新的RIMM模組使用較小的16位元資料通路,但是它們以非常快的速度傳送資訊,一次傳送數個資料群。 RIMM模組應用pipelining技術一次傳輸四個16位元群到中央處理器,於是資料仍以64位元的數量被處理
計算記憶體模組的容量
記憶體儲存中央處理器需要處理的資料。記憶體晶片與模組的容量是以百萬位元(Megabits)以及百萬位元組(Megabytes)來表示的。計算模組上記憶體容量時必須記得兩件重要事項:
一個記憶體模組由一組晶片組成。將所有晶片的容量相加，便能得到整個模組的記憶體容量。以下是例外的狀況:
- 當一部分的容量被使用在其他功能,例如偵錯上。
- 當一部分的容量並沒有被使用,舉例來說,某些晶片可能有用做備份的額外容量(不常遇到)。
晶片容量常以百萬位元(Megabits)來表示,而模組容量常以百萬位元組(Megabytes)表示。這樣很容易混淆,尤其是許多人不自覺地在提到位元組時使用位元而反之亦然。為了明白表示,本書使用以下的標準:
當提到一個模組上的記憶體模組的容量,這裡使用 “模組容量(Module Capacity)”來表示,而當提到記憶體晶片的容量,這裡使用 “晶片密度(Chip Density)”來表示。模組容量將以百萬位元組(MB兩個大寫字母)表示而晶片密度以百萬位元(Mbit，其中bit為小寫)表示。
| 零件COMPONENT |
容量表示CAPACITY EXPRESSION |
容量單位CAPACITY UNITS |
例子EXAMPLE |
| 晶片Chips |
晶片密度Chip Density |
Mbit(百萬位元) |
64Mbit |
| 記憶體模組Memory Modules |
模組容量Module Capacity |
MB(百萬位元組) |
64MB |
晶片密度(Chip Density)
每個記憶體晶片是一個由微小cell所組成的矩陣。每一個cell儲存一位元的資料，記憶體晶片常以能夠儲存的資料數量來表示，稱為晶片密度。你可能已經看過晶片密度的例子,例如 “64Mbit SDRAM” 或是 “8M by 8”。一個64Mbit晶片含有六千四百萬個cell並能夠儲存六千四百萬位元的資料。“8M by 8”的說法更仔細的形容64Mbit晶片中的其中一種。
在記憶體業界,DRAM晶片常以其cell組織來形容，第一個數字表示晶片的長度(以位置表示),第二個數字代表晶片的寬度(Width,以位元組表示)，將長度與寬度相乘就能夠得到晶片的密度 以下是一些例子:
目前可得的晶片技術
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晶片長度,以百萬個位置來算 |
晶片寬度,以位元計 |
晶片密度 = 長x寬 |
| 16Mbit Chips |
| 4Mx4 |
4 |
4 |
16 |
| 1Mx16 |
1 |
16 |
16 |
| 2Mx8 |
2 |
8 |
16 |
| 16Mx1 |
16 |
1 |
16 |
| 64Mbit Chips |
| 4Mx16 |
4 |
16 |
64 |
| 8Mx8 |
8 |
8 |
64 |
| 16Mx4 |
16 |
4 |
64 |
| 128Mbit Chips |
| 8Mx16 |
8 |
16 |
128 |
| 16Mx8 |
16 |
8 |
128 |
| 32Mx4 |
32 |
4 |
128 |
| 256Mbit Chips |
| 32Mx8 |
32 |
8 |
256 |
模組容量(Module Capacity)
知道模組上的晶片容量後,計算記憶體模組的容量就很容易了。如果有八個64Mbit晶片,那就是一個512Mbit模組，但是由於記憶體模組的容量是以百萬位元組(Megabytes)而非百萬位元(Megabits)計算,於是必須將位元數轉換成位元組數目 以512Mbit模組為例:
你可能聽過業界形容標準記憶體模組為 “4M x 32”,或 “16M x 64” 在這些例子中,記憶體模組的容量可以以計算晶片容量的方式計算
Here are some additional examples:
STANDARD MODULE TYPES
| STANDARD |
MODULE DEPTH IN LOCATIONS |
MODULE WIDTH IN DATA BITS |
CAPACITY
IN MBITS =
DEPTH X WIDTH |
CAPACITY IN MB = MBITS/8 |
| 72-Pin |
1Mx32
2Mx32
4Mx32
8Mx32
16Mx32
32Mx32 |
1
2
4
8
16
32 |
32
32
32
32
32
32 |
32
64
128
256
512
1024 |
4
8
16
32
64
128 |
| 168-Pin |
2Mx64
4Mx64
8Mx64
16Mx64
32Mx64 |
2
4
8
16
32 |
64
64
64
64
64 |
128
256
512
1024
2048 |
16
32
64
128
256 |
如同稍早提到的,印刷電路板上只能夠容納一定數目的晶片 以業界標準的168pin DIMM模組為基礎,使用64Mbit晶片所能製造的模組最大容量為128MB,使用128Mbit晶片所能製造的模組最大容量為256MB而使用256Mbit晶片所製造的模組最大容量為512MB
相疊技術
許多大規模伺服器或工作站需要更高容量的模組以達到數十億位元組或更高的系統記憶體容量 提高記憶體模組容量的方式有兩種，製造商可以利用晶片相疊或是電路板相疊的技術。
晶片相疊
在晶片相疊的過程中,兩個晶片被重疊在一起並只佔用一個晶片所需的空間。有些時候,晶片內部相疊在晶片廠就完成而可以看起來像一個晶片而已，其他的時候晶片是由外部相疊。下面的圖例顯示兩個由外部疊合的晶片:
Example of externally stacked chips.
電路板相疊 (Board Stacking)
可以想見,電路板相疊包括將兩個模組印刷電路板相疊使用 在電路板合併的過程中,第二個電路板被接合到主要的電路板，然後差在主機板的記憶體插槽上
Example of a stacked module.
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