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内存条,你真的了解吗?
内存条,你真的了解吗?
SDRAM(Synchronous dynamic random access memory),同步动态随机访问内存,通常包括 SDR (Single Data Rate) SDRAMs以及DDR (Double Data Rate) SDRAMs.在显卡中常用的是GDDR SDRAMs以及HBM。
如图一所示,左边就是PC系统中常用的内存条,该内存条是双通道2G内存(dual inline Memory Module),通常简称为DIMM。我们可以看到内存条上黑色的128MB内存芯片,这些内存芯片简称为IC。该内存条是双面内存,就是说正反两面都有8个IC,总共16个IC,16*128M=2GB。DIMM的单面称作rank,比如下图的2GB内存条,它就是由rank1,rank2两个单面组成,每个面有8个IC。
图一,DRAM的组成
每个IC内部通常由8个bank组成(DDR3通常为8个bank,GDDR5通常有16个bank),这些bank共享一个memory I/O controller, 但是在每个bank内部的读写可以并行进行。
每个bank内部包括行地址解码器,列地址解码器,传感放大器,以及DRAM内存阵列。如图2所示,这些内存阵列由行列组成,每个行列交叉的单元,表示n bit,通常是8bit或者16位【每一位都是由一个晶体管和一个电容组成,在GDDR5和HBM内存中,通常为32Byte】,表示一个字节或者一个word。bank中的每一行组成一个page,每一行又包括很多列(这儿列是指单个交叉单元)。内存读写的最小单位就是这些交叉单元,通常只有这些单元被放入传感放大器的时候,才能够被读写,所以通常要不断在行和传感放大器之间移动数据。
把一行放入传感放大器称作”activate”,因为这个操作会激活bank。把传感放大器的内容放入行,称作“precharge”。有时候Read或者write的时候会隐含着 precharge的操作,称作AP-read,或者AP-write,AP(auto precharge)。
图二 bank内部结构
在图一中每个bank由16k的page组成,每个page包括1k的列,每列是8bit的byte,所以总共16,384 rows/bank x 1,024 columns addresses/row x 1 byte/column address x 8stacked banks=128M
对于DDR3,我们通常说它是8n-prefetch(这儿n是指每个rank的bank数目),因为DDR3,每个IC有8个bank,每个bank读取数据的最小单位是8bit,一个byte。每次数据读取request,都会读取8*8bit=64bitdata,而不管这些数据是否都是我们所需要的,比如我们只需要其中的某个byte,但读request会读取8个byte。
如果图三所示, SDRAM读写通常能用一个简单的状态机来描述,它的状态包括idle, active, precharging一个或多个bank。和任何其它状态机一样,从一个状态转换到另一个状态,并在新的状态开始数据操作,都需要一些最小等待时间,这些时延会影响SDRAM读写数据的性能,从而影响整个计算机系统的性能。
SDARM bank中的内存单元行列交叉(通常称作cell )点,用来存储数据,它通常都是一些电容和放大器组成,由于电容的特性,它的电量会随着时间衰减,比如温度等因素都会影响它的衰减速度,所以需要周期性进行加电刷新操作,维持其中的数据。刷新频率通常依赖于内存die的工艺以及cell本身的设计。对内存cell的读写和内存刷新有相同的效果,但是在电容电量衰减到必须刷新之前,并不是所有的内存cell都有读写操作,所以定时刷新仍是需要的。通常刷新操作是按行或者说page进行的,刷新之后,该行cell的电容就会被充电。通常的刷新操作周期是几百clocks到几千clocks。
在刷新命令之前,每个bank必须要先precharged,然后处于idle状态,这需要消耗一个tRP时延(The minimum number of clock cycles required between the issuing of the precharge command and activating a different row within the same bank)。在一个刷新命令完成后,所有的bank处于precharge (idle)状态,在刷新命令和下一个activate命令(ACT)之间cycles数目必须大于等于tRFC(the Row Refresh Cycle Time )。
由于数据传输时候,都有一定的时延,所以有下面的一些符号描述bank内数据传输的各个阶段时延。
SDRAM在响应读写命令之前,bank必须处于激活状态,内存控制器通过发送activate命令,指定被访问的rank,bank以及page(row)。激活一个bank的时间称作tRCD,the Row-Column (or Command) Delay ,它表示激活发送active命令,program控制逻辑以及把内存行列单元读取到传感放大器中以便读写的cycles数目。
bank激活之后,传感放大器中有完整page内容,这个时候,可以发射读写命令,指定从某列开始读写数据。从某个激活的page(放在传感放大器中)中读取一个byte数据消耗的时间称作, the Column Address Strobe (CAS) Latency ,通常间歇位CL 或者tCAS, 它包括在读写接口发送读写命令,program控制逻辑,把传感放大器的内容传输入到输入输出缓冲,并把数据的第一个word放在内存总线上总共消耗的时间。
一个bank每次只能打开一个page(这儿打开是指把page内容放入到传感放大器),对于处于打开状态的page,我们可以进行读写操作,如果不需要再对该page进行读写操作,可以关闭该page, 把该page内容写入bank的行列单元对应的page中,以便对其它page进行读写操作。这个关闭操作通过发射一个Precharge命令实现,precharge命令可以关闭某一个bank,也可以关闭rank中所有打开的bank。
Precharge命令可以和bank中的上一个读写操作进行绑定,从而进行一个组合操作,这时发送一个Read with Auto-Precharge (RDA) 或 Write with Auto-Precharge (WRA)代替单独的读写操作命令。只要满足一定的条件,这将允许SDRAM控制逻辑自动的打开或者关闭bank。需要满足的条件包括:(1) A minimum of RAS Activation Time (tRAS) has elapsed since the ACT command was issued, and (2) a minimum of Read to Precharge Delay (tRTP) has elapse since the most recent READ command was issued。
precharge命令把传感放大器中的数据写入bank中对应的page中,然后DRAM core能够准备下一个数据访问。 precharge一个打开的bank所消耗的时间称作the Row Access Strobe (RAS) Precharge Delay ,通过写作tRP。同一个bank两个activate命令之间所消耗的时间称作tRC,它等于tRAS+tRP。不同bank的ACT命令间隔时间称作the Read-to-Read Delay (tRRD)。
下面的时序图标出了各个阶段时延:
新安装的WIN7系统C盘占用过大,也许和你的内存条大小有关
昨天我在悟空问答回答了一个题目,题目是这样的。
为什么16G的运行内存装完win7系统,占用C盘35G左右?
很多回答说硬盘占用空间和内存条没毛关系,也有的说提问题的人什么是内存和硬盘都没搞清楚。而我的回答是和虚拟内存文件pagefile.sys和休眠文件Hiberfil.SYS有关,有的人表示不理解,当然也有的人说我乱说。
内存条
原版WIN7
原版win7分区安装界面
下面我就用原版win7 64安装版系统,配合不同大小的内存条(分别为2g 4g 8g 16g),看一下C盘占用空间。GHOST版系统除外,因为Ghost版都是修改过的系统。
1.首先是2G内存条安装原版win7系统
2G内存安装原版WIN7 C盘占用空间
虚拟内存文件大小
休眠文件大小
可以看到2g物理内存在安装完系统后,什么软件驱动都没安装的情况下,C盘占了10.6G的空间,其中虚拟内存文件占了1.87G(约2G),休眠文件hiberfil.sys占了1.4G(约物理内存的70%)
2.把内存条换成4G后
4G物理内存
4G物理内存 pagefile.sys虚拟内存文件大小
4G物理内存 休眠文件大小
可以看到4g物理内存下,C盘占用空间变为14G,pagefile.sys虚拟内存文件变为3.87G(约4G),休眠文件hiberfil.sys为2.9G(约物理内存的72.5%)
3.然后换成8G内存条后
8G内存条占用空间
8G内存下 虚拟内存文件大小
8G内存条下 休眠文件大小
8g内存下 C盘被占用空间变为21G,虚拟内存文件为7.87G(约8G),休眠文件为5.9G(约内存条大小的73.7%)
4.最后看一下16G内存条下,C盘的空间变化
16G内存下 C盘空间
16G内存下 虚拟内存文件大小为15.8G
16G内存下 休眠文件大小为11.9G
可以看到16G内存下 C盘空间被占用了35.1G,其中虚拟内存文件pagefile.sys为15.8G(约16G),休眠文件Hiberfil.SYS为11.9G(约16G的74.3%)
总结一下就是
2G内存 C盘为 10.6G 虚拟内存文件pagefile.sys为 1.87G 休眠文件Hiberfil.SYS为 1.4G
4G内存 C盘为 14G 虚拟内存文件pagefile.sys为 3.87G 休眠文件Hiberfil.SYS为 2.9G
8G内存 C盘为 21G 虚拟内存文件pagefile.sys为 7.87G 休眠文件Hiberfil.SYS为 5.9G
16G内存 C盘为 35.1G 虚拟内存文件pagefile.sys为 15.8G 休眠文件Hiberfil.SYS为11.9G
这里看看出内存条越大C盘占用的空间就约多,pagefile.sys文件占了跟内存条约相同G数的大小,Hiberfil.SYS文件约为内存条大小的70%-75%
当然装好系统后虚拟内存文件可以转移到其它盘,也可以把设置成固定大小,比如1G左右,也可以关闭他。休眠功能也可以关闭掉,这样就不占空间了。具体方法我就不说了,我在问答里也说过了。
发本文只是为了说明我在悟空问答回答题主的问题应该没说错,而且我也不是什么电脑专家,也不懂windows。恰巧你的提问我正好知道,我把我遇到过见到过的分享出来而已。