随着应用软件所需使用的电脑资源越来越大,电脑的运算速度也越来越快。电脑运算速度的快速,不仅是通过CPU主频的提升,也随着内存规格的演进而有所发展。不过对于处理一般工作的用户而言,若想要获得电脑性能的明显提升,增加可使用内存的资源会比更换一颗高主频的CPU来得明显。首先,向大家介绍内存的工作原理。
一、内存确定读写地址的工作原理
主板上的内存主要负责的工作便是存取资料,就好像学校教过的课程一样,在我们要查出地图上的某一个位置时,我们会先瞧瞧地图上的横轴,再查查地图上的纵轴,按照地图上的索引信息,分别查出横轴与纵轴交叉的位置,也就是我们所想要查询的位置。内存在电脑内部的操作也是一样,它必须先接受中央处理器的指令,并寻找它所要储存与读取资料的地方,而这个地方正是内存工作的重头戏。
首先,系统在找出存取资料的位置时(这个动作称为“寻址”),它先定出横坐标(也就是“列地址”)再定出纵坐标(也就是“行地址”),这就好像在地图上画个十字标记一样,非常准确地定出这个地方。对于电脑系统而言,找出这个地方时还必须确定是否位置正确,因此电脑还必须判读该地址的信号,横坐标有横坐标的信号(也就是RAS信号,Row Address Strobe)纵坐标有纵坐标的信号(也就是CAS信号,Column Address Strobe),最后再进行读或写的动作。
因此,内存在读写时至少必须有五个步骤:分别是画个十字(内有定地址两个操作以及判读地址两个信号,共四个操作)以及或读或写的操作,才能完成内存的存取操作。
二、内存数据传输的工作原理
接下来,笔者再向大家说明内存与CPU之间的关系。首先向各位解释的是一些简单的概念:由于CPU是电脑的心脏,资料必须通过CPU来进行处理,而处理过程中程序指令也是由CPU来进行解释后才能工作。因此,CPU必须同时处理许多资料而且不能搞混处理资料的程序,因此在实际运行时CPU必须搭配内存的资料储存功能,才能将处理程序整理的有条不紊,而这与CPU搭配的内存便是所谓的系统主内存,或称为随机存取内存。
主内存与CPU这两者的之间的关系,就好像是一个多功能的抽屉。CPU会使用内存作为资料储存区,CPU的计算结果与程序指令也都放在这里,如果程序执行需要的话,便可以取用放在内存内的资料。因此,内存就好像一个抽屉,开开关关的目的都是为了将资料有条不紊地放进抽屉里,等到CPU有需要时,再从抽屉中寻找资料来使用,或者是先将一部分的运算结果先放进抽屉中,等后来运算时,再将先前置于抽屉内的资料抽出来使用,如此便不会占用CPU的运算范围,让CPU的功能发挥到极致。
为了储存资料,或者是从内存内部读取资料,CPU都会为这些读取或写入的资料编上地址(也就是我们上一篇所说的十字寻址方式),这个时候,CPU会通过地址总线将地址送到内存,然后数据总线就会把对应的正确资料送往微处理器,丢回去给CPU使用。
所以,我们又发现到在CPU与内存之间,有两种传输资料的总线存在:Address Bus(地址总线)和Data Bus(数据总线)。这两个总线的主要目的便是在作为内存与CPU之间传递资料使用。
三、内存的读取时间
简单来说,内存性能最重要的就是CPU读取内存内资料时的读取时间。因此,我们这一次来讨论内存的读取时间。
所谓读取时间,指的是CPU读取内存内资料的过程时间,也称为总线循环(bus cycle)。从CPU发出指令给内存时,便会要求内存取用特定地址的特定资料,内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU,一直到CPU收到数据为止,便成为一个读取的流程。因此,这整个过程简单地说便是CPU丢出读取指令,内存回复指令,并丢出资料给CPU的过程。
我们常说的60ns(奈秒,或称为毫微秒,为10亿分之一秒)就是指上述的过程所花费的时间,而ns便是计算运算过程的时间单位。我们可以从内存的规格里查到内存的读取时间为多少,当然越快速且越定的产品,便是越好的产品。