第4章内部存储器.ppt

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1、2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,1,第四章 内部存储器,微机存储器分为内部存储器和外部存储器。内部存储器位于主板之上，外部存储器位于机箱内部或机箱外部。内部存储器包含三种类型：只读存储器 ROM，用于存放系统固化程序和数据；随机存储器 RAM，用于存放当前运行的程序和数据；高速缓存 Cache，用于充当 CPU 与内存之间的缓冲区。本章将介绍三种类型内部存储器的分类、功能以及相关技术，并讲述内部存储器故障现象、故障原因及解决方法。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,2,ROM（Read Only Memory）用于存放计算机固化程序和数据，包括主板 BIO

2、S 程序、显示卡控制程序、硬盘控制程序、打印机控制程序、汉字打印字库、网卡自引导程序等。也可以存放用户自行设计的控制程序，如加密软件、保护软件等。ROM 中的信息一次性写入后可以永久保留，去掉电源后数据也不会丢失。原则上 ROM 为只读存储器，芯片中的程序只能读出而不能写入，为了便于程序升级，后期的 ROM 允许有条件更改芯片中的内容。只读存储器的发展：ROM PROM EPROM EEPROM Flash memory。目前广泛使用的是 Flash memory，刷新较方便，容量也满足要求。,41 只读存储器 ROM,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,3,1PROM只能在专

3、用的 PROM 写入器上写入程序。它采用熔断型存储方式，写入数据位为 0 时对应存储元上的金属丝被熔断，属于破坏性写入。其优点是数据安全，缺点是数据无法更改。2EPROM芯片型号：2716 27010，容量：16Kb 1Mb(2 128KB)。芯片上带有石英玻璃窗口，用特殊紫外线照射 3 5 分钟可擦除信息。用专用 EPROM 写入器通过电缆连接串行口，运行程序将二进制代码写入芯片。优点是安全性高，写入的内容可以永久保存，缺点是更新困难。3EEPROM芯片型号：2816 28010，容量：2 128KB。自带 Upp 编程电源，可在线擦除和写入。编程电压由芯片本身的编程电压发生器产生。,411

4、 只读存储器分类(1),2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,4,411 只读存储器分类(2),4闪存 Flash memory代表芯片为 28F010、29EE010、29EE020 等。存储容量大为 1 2Mb(128 256KB)，易于在线刷新，目前已基本取代 EPROM。闪存容量大、易修改性是它的优点，其内部程序便于刷新，但也是它的缺点，容易受到攻击，无法保证数据安全。ROM 系统由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器组成。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,5,412 只读存储器映射技术,后期系统数据总线宽度为 64 位，而 ROM 芯片数据总线宽度只有

5、8 位。另外，与 RAM 相比，ROM 的读取速度较低。由于这些原因，读取和传送 ROM 数据信息成为信息传输的瓶颈。系统运行时，CPU 频繁地访问各种 ROM 芯片中的数据，包括主板 BIOS 和适配器、外存上的 ROM 信息。由于速度上的差异，早期做法是在访问 ROM 时插入等待周期，显然将降低系统运行速度。为解决这个问题，现代计算机采用了 ROM 映射技术，在开机过程中将各部件上 ROM 芯片中的数据传送到指定的 RAM 区域内，这种方法称为映射(Shadow)，访问 ROM 数据时可直接到相应内存映射区域读取数据。在保留的 384KB 内存区域中，C0000 DFFFF 共 128KB

6、 区域作为 ROM 映射区，系统使用 CPU 中存储管理单元 MMU(Memory Manage Unit)在开机过程中实现映射。映射结束后，ROM 失去作用，内存映射区中保存了 ROM 的代码从而取代了 ROM。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,6,42 随机存储器 RAM,RAM 用于存储正在运行程序的指令和数据。主板使用动态随机存储器，简称 DRAM。由于构造上的原因，断电后所存信息丢失，即使不断电，芯片中的信息也只能保存很短时间，必须定时刷新。421 内存芯片及内存条 内存芯片为双列直插式芯片，早期采用直接焊接或插座插接方式，某些板、卡上焊接了内存插座，可根据需要增

7、、减内存芯片。从 286 后期开始，存储器结构发生变化。不再使用单一芯片，而是使用内存条。将内存芯片焊接在 30 线、72 线、168 线、184 线或 240 线内存条电路板上制成内存条。内存条结构分为 30 线、72 线单边接触存储器模块 SIMM(Single In-line Memory Module)和 168 线、184 线、240 线 双边接触存储器模块 DIMM(Dual In-line Memory Module)。主板上有对应的内存条插座，数量 2 8 个，可根据需要插入一个到多个内存条。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,7,422 存储体,存储器以存储

8、体(bank)为单位安装在主板上的内存芯片插座或内存条插槽上，在主板上可以有多个存储体。一个 bank 是一个完整的内存存储体，可以独立工作，其位数取决于 CPU 数据总线宽度。一块主板上最少应有一个存储体，否则计算机无法工作。423 奇偶校验IBM PC 机制定的计算机内存工业标准为 8 位数据位加 1 位校验位，在内存存取时进行奇校验。加入校验位的目的是为了对内存数据进行基本检测，杜绝内存故障引起程序或数据错误。当奇偶校验出错时，计算机给出错误提示：Memory Parity check error!此时 CPU 停机，系统死锁，需重新开机。早期内存均带校验，后来为节省成本，允许省略校验位

9、，用 CMOS 设置是否校验，不校验时将对应选项设置为 Disable。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,8,424 内存容量与扩容、升级(1),1内存容量与地址空间内存容量为主板上 RAM 存储单元的总和，单位为字节。它取决于主板内存条插槽的数量及单条内存条的容量。地址空间为存储器编码范围，取决于 CPU 地址总线宽度。8088 有 20 位地址线，寻址空间 1MB；80286 有 24 位地址线，寻址空间 16MB；386 DX Pentium Pro 有 32 位地址线，寻址空间 4GB；P、P、P 4 和 Core 有 36 位地址线，寻址空间 64GB。地址空间通

10、常大于内存容量，二者关系密切，但概念不同。地址空间表示 CPU 寻址能力，内存容量表示实际拥有的存储容量。2内存的扩容与升级各个时期对内存容量的需求不同，各个时期内存条的结构、容量也不同，因此有扩容和升级的要求。扩容是在原有内存的基础上增加新的内存以提高容量，而升级则是去除旧的内存换上新的内存。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,9,IBM PC 机有 256KB 内存，加插内存扩充卡可扩充到 512KB。AT 机有 512KB 内存，加插 128KB 扩充卡可扩充至 640KB。286 主板用加插芯片的方法可将容量扩大到 1MB。后期主板内存扩充受主板上内存插槽数量及单条内

11、存条容量的限制，目前最大可扩充至 8GB。某些主板上有两种内存插槽，原因是 CPU 推出时正处于两种内存条的交替时期。这样便于在机器升级时在不舍弃老内存条的同时使用新型内存条。内存以存储体为单位安装在主板上。同一存储体中的内存条存取速度应相同，同一主板上的不同存储体的内存条存取速度也应相同或尽量接近，否则可能出问题。当两个存储体存取速度不同时，若低速存储体放置在前，高速存储体放置在后，则高速存储体降频使用，不出现故障，若相反则低速存储体超频使用，可能引发存储故障。,424 内存容量与扩容、升级(2),2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,10,425 内存区域划分（1）,寻址空间

12、最低端的 1MB 区域为基本内存区域，它被划分为 640KB 常规存储区和 384KB 上端存储区 UMA(Upper Memory Area)。1常规存储区常规存储区由低地址向高地址划分可分为中断向量区、BIOS 数据区、DOS 内存区、常驻内存程序区及用户程序区。640KB 成为普通用户可以访问内存的标准界限，称为“640KB 常规内存界限”。2视频缓冲区容量 128KB，地址范围 A0000 BFFFF，用于存放正在显示的字符、图形、图象信息，各类显示卡占用不同的区域。3适配器 ROM 映射区用于存放主板、适配器和外存中 ROM 的信息，对 ROM 数据进行映射。主板 BIOS 自动映射

13、到 1M B存储区的最高端 64KB中，显示卡、硬盘控制器、SCSI 硬盘控制器、网卡自举 ROM 映射到映射区内。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,11,4系统保留区E0000 EFFFF 早期为内存盲区，后期为 ROM BIOS 扩展区。5系统 ROM BIOS 区最高端 64KB 用于存放主板 BIOS，BIOS 主要功能如下：上电自检 POST(Power On Self Test)。电源开启后进行自诊断，将检测 CPU、主板、内存、显示卡、软驱、硬盘、接口等部件，出错时以音响提示或文字信息提示告警。加载操作系统。根据 CMOS 中系统设置的启动顺序，从相应的设备上

14、引导操作系统。引导结束后将控制权交给操作系统。连接外部设备。BIOS 是系统与外部设备的软件接口，BIOS 中包含各设备中断处理程序。CMOS 设置。用某些特殊按键调用 BIOS 中的设置程序对 CMOS 信息进行设置，由 CMOS 保存设置结果。,425 内存区域划分（2）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,12,426 内存的发展（1）,1快页 FP DRAM(Fast Page DRAM)用于早期 486 及前期机器。采用同一电路存取数据，存取速度较慢。仅有 SIMM 类型的 30 线和 72 线两种，支持 40M 总线速度。2外扩充数据模式 EDO DRAM(Exte

15、nded Data Out DRAM)取消数据输出与传输之间的时间间隔，在把数据发送给 CPU 的同时访问下一个内存页面，既允许两次内存访问有时间重叠。EDO 有 72 线 SIMM 和 168 线 DIMM 两种，支持 66MHz 总线速度。BEDO(Burst EDO)，具有数据突发传送功能，用于具有突发传送的系统中，即 Pentium Pro 及以上档次 CPU 系统。3同步动态随机 SDRAM(Synchronous DRAM)与 CPU 同步，共享时钟周期，解决了 CPU 与 RAM 的速度匹配。采用突发访问模式，简化了系统设计，提高了存取速度。它只有 168 线一种结构形式，支持

16、100MHz、133MHz 总线速度。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,13,4双数据速率 DDR(Double Data Rate SDRAM)为 SDRAM 的换代产品，线数为 184 线(52+40)2)。至今为止，已陆续推出 DDR 200、266、333、400 内存条，运行频率最高可达 400MHz。特点是利用时钟上升沿和下降沿传输数据，使带宽增加一倍，在不增加系统时钟频率的情况下成倍提高内存存取速度。5总线动态随机 RDRAM(Rambus DRAM)采用独特设计方案，与一般内存控制器不同。它以 2 条 8 位(或 9 位)数据通道传输数据，时钟频率高达 40

17、0MHz。传送速度最高可达 1.6GB/s 的尖峰带宽，内存条线数为 184 线(46+46)2)。6DDR DDR 线数为 240 线(64+56)2)。陆续推出 DDR 400、533、667 内存条，运行频率最高可达 667MHz。由于运行速度较快，在内存条芯片上增加了散热铝片或铜片。,426 内存的发展（2）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,14,426 内存的发展（3）,7DDR 3DDR 3 内存是 DDR 的改进版，线数也为 240 线(72+48)2)。陆续推出 DDR 3 800、1066、1333 和 1600 内存条，运行频率最高可达 1600Mhz。

18、与 DDR 相比有很多相同之处，其主要改进如下：功耗和发热量较小，在控制成本的基础上减小了功耗和发热量，使得 DDR 3 更易于被用户和厂家接受。工作频率更高：由于功耗降低，DDR 3 可实现更高的工作频率，在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点。降低整体成本：DDR 颗粒规格为 4M32bit，而 DDR 3 规格为 8M32bit，颗粒的减少使内存成本得以有效控制。通用性好：DDR 3 对 DDR 的兼容性好。由于针脚、封装等关键特性不变，内存条加工工艺简单，可降低成本。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,15,8四倍带宽存储器 QBM(Quad Band Memory)QB

19、M 与双速率DDR 技术一样也是一种内存控制技术。QBM 采用“位填塞”机制，在不增加内存基准频率的条件下，利用现有的 DDR 内存和其他组件，实现两倍数率的配置。一个 QBM 模块由两个 DDR 内存模块组成，其中一个模块运行在正常频率下，另外一个模块的时钟周期和前一个模块的时钟周期有 90 度的相位差，两者的工作起始时间相差 1/4 个时钟周期，通过这种简单的方法让 QBM 得到两倍于 DDR 内存的工作效率，即一个时钟周期实现 4 次数据读写。QBM 线数为 184 线(52+40)2)。9虚拟通道存储器 VCM(Virtual Channel Memory)由 NEC 公司开发，一种缓

20、冲式 DRAM，集成了通道缓冲功能，由高速寄存器进行配置和控制在实现高速数据传输，让带宽增大的同时还维持着与传统 DRAM 的高度兼容性。,426 内存的发展（4）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,16,426 内存的发展（5）,9接口动态随机存储器 DRDRAM(Direct Rambus DRAM)DRDRAM 是新一代 RDRAM 标准，与传统 DRAM 的区别在于引脚定义会随命令而变，同一组引脚线可以被定义成地址、数据和控制引脚，引脚数仅为正常 DRAM 的三分之一。当需要扩展芯片容量时，只需要改变命令。芯片支持 400MHz 外频，再利用双沿触发方式，可以使数据传

21、输率达到 800MHz。同时将数据传输通道从 8 位扩展成 16 位，可使最大数据输出率达 1.6 GB/s。10同步链接动态内存 SLDRAM(Synchnonous Link DRAM)SLDRAM 是由 IBM、惠普、三星和西门子等大公司联合制定的，是一种在原 DDR 基础上发展起来的高速动态读写存储器，具有与DRDRAM 相同的高数据传输率，但其工作频率要低一些，可用于高档个人计算机和服务器。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,17,427 内存双通道技术（1）,内存双通道技术是在现有 DDR 内存技术上，通过扩展内存子系统位宽使得内存带宽在频率不变的情况提高一倍。两

22、个相互独立的内存通道依附于主芯片组中两个独立并行工作的 64bit 内存控制器，使普通的 DDR 内存带宽增加了一倍，达到 128 bit 位宽。双 64bit 内存体系所提供的带宽等同于一个 128bit 内存体系所提供的带宽，但是二者所达到效果不同。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器，两个内存控制器都能够在彼此间零等待时间的情况下同时运作。这样的内存控制模式可以让等待时间缩减50%。同时由于两个双通道 DDR 内存控制器在功能上完全一样，因此两个控制器的时序参数都可以单独编程设定。Intel 公司在北桥芯片中制作两个内存控制器，这两个内存控制器可以相互独立工作。在这两个

23、内存通道上，CPU 可以分别寻址、读取数据，使内存带宽增加一倍，从而使数据存取速度也增加一倍。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,18,基于PCI总线的微机系统,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,19,内存双通道技术起源于 RAMBUS，RAMBUS 内存传输速度非常快，但是总线宽度窄，仅有 8 位或 9 位(带校验)，由于生产成本过高的原因，RAMBUS 逐步被市场淘汰，取而代之的是 DDR 双通道技术。Intel 公司在北桥中设置内存双通道控制器，用普通的 DDR 内存条实现内存双通道技术，提高了内存带宽，从而提高了数据传输速率。双通道技术涉及主板芯片组

24、技术，与内存无关，只要在北桥芯片中整合两个内存控制器，就可以构成双通道 DDR 系统。目前在支持双通道技术主板上有两个内存通道 Channel 1 和 Channel 2，每个通道带有两个内存插槽，不同的通道颜色不一致。插接内存条时需成对插入不同颜色的通道中，构成双通道。如果只插单根内存，则两个内存控制器中只有一个工作，尽管容量不变，但由于采用单通道，内存存储速度明显下降。,427 内存双通道技术（2）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,20,Pentium 4 采用 QDR 技术，对内存带宽要求高，因此只有依赖内存双通道控制技术。Intel 最先非正式推出的支持内存双通道技

25、术芯片组为 E7205 和 E7500 系列。目前正式支持双通道内存技术的主芯片组有 Intel 的 865 及以上系列，SIS 的 655 及以上系列、VIA 的 PT600 及以上系列。双通道内存的安装有一定的要求。主板的内存插槽的颜色和布局一般都有区分。如 Intel i865、875 系列主板带有 4 个 DIMM 插槽，每两根一组，每组颜色不一样；每一组代表一个内存通道。第一个通道第 1 个插槽搭配第 3个插槽，依此类推。双通道技术取决于主板芯片组，与内存无关。在芯片组内部整合两个内存控制器，在主板上划分 Channel 1 与 Channel 2 内存通道，必须成对插入内存，才可构

26、成双通道 DDR 系统。,427 内存双通道技术（3）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,21,内存标注包含厂家、生产日期、工作频率、延迟参数、容量、位宽、工作电压等。目前市场上生产内存颗粒的厂商主要有 Hynix(海力士)，Samsung Electronics(三星电子)，Micro(美光)，Kingmax(胜创)、Infineon(英飞凌)等。生产内存条的厂家有 Hyundai(韩国现代)、Samsung Electronics(三星电子)、Kingmax(胜创)和 Geil(金邦)等。下面主要介绍现代集团内存颗粒的标注。早期韩国现代电子属下的 Hynix 公司生产内存

27、颗粒，后期该公司独立，现已不属现代电子，但现代集团内存条仍使用这种颗粒，这种内存颗粒的企业名称标记为 HY。LGS(LG Semicon)早期也是韩国一大内存芯片厂商，但后来被 HY 收购，后期这种内存颗粒的企业名称标记为 GM。,428 内存标注（1）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,22,Hynix 内存颗粒Hynix 的内存颗粒标注上有 A、B、C、D 四个部分。A 部分标明生产企业-Hynix。B 部分标明生产日期，以三位阿,拉伯数字和 P 表示。5 表示 2005 年，14 表示该年第 14 周，P 代表生产。C 部分表示内存颗粒工作频率和延迟参数。由 1 3 位

28、字母、数字共同组成。根据频率、延迟参数的不同，以字母/数字组合表示，其含义如表所示：,428 内存标注（2）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,23,D 部分编号由 11 个子项组成，分别表示内存模组的容量、颗粒的位宽、工作电压等信息。其详细内容为。a 项代表内存颗粒的生产企业为 Hynix(海力士)。b 项代表产品家族，由两位数字或字母组成，57 SDRAM，5D DDR，5P DDR。c 项代表工作电压，由一个字母组成。V 3.3V，U 2.5V，W 2.2V，S 1.8V。d 项代表内存模组容量、刷新设置，由两个数字或字母组成。64 64MB，4K；66 64MB，2K

29、；28 128MB，4K；56 256MB，8K；12 512MB，8K；1G 1GB，8K。,428 内存标注（3）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,24,e 项代表内存颗粒位宽，由 1 位或 2 位数字组成。用 4、8、16、32 分别代表 4bit、8bit、16bit 和 32bit 位宽。f 项表示 Bank 数量，1 代表 2 bank，2 代表 4 bank g 项代表接口类型，1=SSTL 3，2=SSTL 2，3=SSTL 18。h 项代表内存颗粒的版本，由一个字母组成，字母顺序越靠后，内存颗粒的版本越新。HY 内存共有 4 个版本，空白表示第一版，“A”

30、表示第二版，“B”表示第三版，“C”表示第四版。i 项代表功耗，空白表示普通功耗，L 表示低功耗。j 项代表内存封装类型，T 代表 TSOP 封装、Q 代表 LQFP 封装、F代表 FBGA 封装、S 代表 Stack PKG(Hynix)堆叠封装、K 代表 Stack PKG(M&T)堆叠封装；J 代表 Stack(其他)堆叠封装。k 项代表封装材料，P 代表铅材料，H 代表卤素材料，R 代表铅和卤素材料。,428 内存标注（4）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,25,上图所示的 Hynix 内存颗粒标注中，D 部分为 HY5DU56822BT，HY 海力士，5D DDR

31、 内存，U 工作电压 3.3V，56 256MB，8K 刷新，8 内存位宽为 8 位；2 4 个 Bank；2 接口类型为 SSTL_2；B 第 3 个版本内核；I 项空白 普通功耗；T TSOP 封装；K 项空白 使用普通封装材料。其中第 I 项和第 K 项为空白，空白不做任何标记，直接去除，后续标记前移。LGS 内存颗粒LGS 内存颗粒的标注为：其中：A 企业名称；B 内存种类；C 电压；D 容量、刷新速率(16 16Mb、4K，17 16Mb、2K，28 128Mb、4K，64 64Mb、16K，65 64Mb、8K、66 64Mb、4K)；,428 内存标注（5）,2023/6/27,

32、Ch4 内部存储器 43/52,26,E 数据位宽；F Bank 数量(1 1 bank，2 2 bank，4 4 bank，8 8 bank)；G I/O 界面，H 内核芯片修正版本(空白、A F 共 7 级)；I 功耗；J 封装方式(T TSOP(Normal)、R TSOP(Reverse)、I BLP、S Stack)；K 速度(6 166MHz、65,153MHz、7 143MHz、75 133MHz、8 125 MHz、7K PC100、7J PC100、10K PC66；10J PC66；12 83 MHz；15 66MHz)。右图所示的 GM 内存颗粒标注中，,第一行表示韩国现

33、代电子，第二行为 GM72V66841ET75，其中 GM LGS 公司、72 SDRAM、V 3.3 电压、66 64Mb，4K 刷新、8 8 位输出、4 4 个 Bank、1 LVTTL 接口、E 第 6 个版本、功耗缺省为普通功耗、T TSOP 封装、75 133MHz 工作频率。,428 内存标注（6）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,27,43 高速缓冲存储器 Cache,431 Cache 简介主板上的 Cache 是一种位于 CPU 与内存之间，规模较小但速度较快的缓冲存储器，由静态随机存储器 SRAM(Static RAM)组成。一组 Cache 包含数据存

34、储器 Data RAM 和标签存储器 TAG RAM。Data RAM 用于存放数据信息，TAG RAM 用于存放地址标记。早期 Cache 为双列直插芯片，中期改用 Cache 条，用跳线设置容量。近期采用表面封装芯片，直接焊接在主板上。432 Cache 分类L1 Cache 位于 CPU 内部，与 CPU 同频。486、Pentium、早期 Celeron 将 L2 Cache 置于主板上，与系统同频。P和早期 P 将 L2 Cache 置于 PCB 板上，频率为 1/2 CPU 主频。Pentium Pro、晚期 Celeron、晚期 P 3、P4、Core 的 L2 Cache 置于

35、 CPU 内部，与 CPU 同频。L3 Cache 位于主板或 CPU 内部，容量 1 9MB。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,28,CPU 速度与内存速度存在差异。解决方法：插入等待周期、提高内存速度、设立高速缓冲区。Cache 算法认为，在较短时间间隔内，内存访问集中在一个小范围空间内。设立 Cache 后，CPU 在读取内存数据时，将一批数据读到 Cache 中。下次读取时，先到 Cache 中查询，比较访问地址，若访问地址与 TAG 内容相符称为“命中”，可直接读取，不相符称为“脱靶”，需访问内存，读出的数据在传送 CPU 的同时送入 Cache。486 Cach

36、e 的属性为通写(Write Through)。从 Pentium 开始，Cache 的属性改为回写(Write Back)。一级高速缓存命中率大于 70%，为防止“脱靶”时系统性能恶化，增设 L2 Cache，其容量较大。存取时先访问 L1 Cache，“脱靶”再访问 L2 Cache，再“未命中”时才真正访问内存。采用两级 Cache 后命中率大于 90%。若设置 L3 Cache。可将命中率提高至 99%以上。,433 Cache 的功用,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,29,44 内部存储器故障,在内部存储器的三种器件中，高速缓存很少出故障，即使出现故障也有信息提示

37、，判断和排除故障较容易。相比之下，ROM 和 RAM 较容易出现故障，判断和排除也相对难一些。441 ROM 故障（1）ROM 自身不会出故障。PROM 写入后信息可永久保留，EPROM 写入信息后，若受紫外线照射信息将丢失，日光中含有紫外线，因此在写入信息后，习惯用黑色标签纸将石英玻璃窗口封住。因此这两类芯片都很安全。闪存的容量大，易于升级，目前已取代了 EPROM。闪存的易修改性导致它成为病毒攻击的对象。病毒攻击闪存，改写 BIOS，导致死机。另外，在刷新 BIOS 时，若更新的版本不支持主板，或刷新过程中产生误操作或断电，也会造成 BIOS 的损坏。,2023/6/27,Ch4 内部存储

38、器 43/52,30,441 ROM 故障（2）,1攻击闪存的病毒第一例攻击闪存的病毒为 CIH，它由台湾大同工学院二年级学生陈盈豪(Chen Ing Halu)编制。病毒共有 V 1.0 V 1.4 五个版本。V 1.0 版本可以感染 Windows 可执行文件，感染后文件长度增加。V 1.1 版本可将自身分裂成几个部分，再分别插入到文件的空隙中，这样文件的长度不增加，不容易被发现，该两个版本都不具有破坏性。V 1.2 版本增加破坏硬盘及 BIOS 的代码，病毒爆发日为 4 月 26 日。4 月 26 日为前苏联切尔诺贝尔核电站核泄露日，但二者并无关联。4 月是任意选定月份，26 是陈盈豪学

39、号的尾号。V 1.2 版病毒长度 1003 字节，可感染 ZIP 文件，文件受感染后，解压时将会出现：WinZip Self-Extractor header corrupt Possible cause：disk or file transfer error错误警告信息，用户可凭此发现 CIH 病毒。,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,31,V 1.3 版本经改进后不感染 WinZip 类文件，同时将病毒发作时间改为 6 月 26 日。此版本的病毒程序长度为 1010 字节。V 1.4 版本改进了以上版本中的缺陷，不感染 ZIP 文件，发作时间改为每月 26 日，版权信息更

40、改为“CIH V 1.4 TATUNG”，而前期版本的版权信息为“CIH V 1.x TTIT”，此版本的长度为 1019 字节。CIH 病毒 98 年底推出，99 年 4 月 26 日首次爆发，全球超过 6000万台电脑被破坏，据官方统计，我国有 30 万台公用电脑被破坏(不包括家用电脑)。2000 年 CIH 再度爆发，全球损失超过 10 亿美元。CIH 病毒发作时不仅破坏硬盘文件、硬盘引导区和分区表，同时还破坏计算机主板 BIOS，导致主板瘫痪。V 1.2 V 1.4 三个版本 CIH 病毒只能感染并破坏 Windows 9X 操作系统，即 Win95 98 Me 三个操作系统。而对 M

41、SDOS、Windows 2000、Windows XP 和 Windows NT 操作系统没有丝毫影响。,441 ROM 故障（3）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,32,2006年 5 月 17 日，瑞星全球反病毒监测网截获一个恶性病毒，其破坏能力和当年的 CIH 病毒几乎完全一样，该病毒被命名为“新 CIH”病毒，危险等级为四星，警报等级为橙色。与 CIH 一样，被“新 CIH”感染的电脑，主板和硬盘数据将被破坏，致使硬盘数据丢失，电脑无法启动。不同的是，“新 CIH”可以在 Windows 2000XP 系统下运行，因此破坏范围比原来的 CIH 大得多。“新CIH”

42、和老的 CIH 病毒一样都是通过感染文件实施传播，发作后用垃圾数据覆盖系统硬盘，造成用户数据丢失，并且较难恢复。同时会通过改写主板 BIOS，对硬件系统进行破坏。值得庆幸的是，这个新“CIH”发作条件较为苛刻，不会定期发作，只会通过感染文件来传播，因此不太可能在短期内造成巨大的破坏。,441 ROM 故障（4）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,33,2检测 CIH 病毒各种解病毒软件都可以查杀 CIH 病毒，如瑞星、江民、金山软件等。目前金山毒霸系列杀毒软件还推出了 CIH 终生免疫技术，一次安装后，即使卸载金山毒霸软件，也不会被 CIH 病毒感染。若无解病毒程序，可通过查

43、询判别病毒。开机进入 WINDOWS 桌面，在“开始”处点击鼠标右键，点击“搜索(E)”，然后在“要搜索的文件或文件夹名为(M):”栏中输入“Notepad.exe”，在“包含文字(C):”栏中输入“CIH V 1”字样，在“搜索范围(L):”栏中输入“c:windows”，点击“立即搜索(S)”，若发现有此字串表示系统中毒，可通过解病毒软件杀毒。不要查寻所有文件，否则将扩大病情。3BIOS 被攻击的判别方法病毒攻击 BIOS 的过程：开机正常进入系统，几分钟后死机，鼠标箭头定格，机器无法热启动，按 RESET 或关机后再开机后黑屏。,441 ROM 故障（5）,2023/6/27,Ch4 内

44、部存储器 43/52,34,BIOS 被破坏后，开机后无任何显示或声音报警，与主板损坏现象相似。若故障发生在病毒爆发日，则极可能是病毒所为。4区分病毒对 BIOS 的破坏程度BIOS 采用闪存可方便用户刷新，但由此也导致大量主板由于 BIOS 损坏而退回厂家。这里即有病毒的原因，也有用户自身原因，在刷新时使用不支持刷新主板的 BIOS，或刷新过程中意外中断。为此 BIOS厂家在芯片中加入引导块(Boot Blook)，用硬件方式对引导块进行保护。在保护方式下，病毒破坏不涉及引导块，遭受病毒攻击后 BIOS 仍可有条件地引导系统。完全刷新应包括引导块，而设立引导块是防止 BIOS 损坏。为解决该

45、矛盾，在大多数主板上设置了“允许闪存引导块编程-Enabling the Flash ROM Boot Block Programming”跳线，平时将跳线设置为 Disable，刷新时再设置为 Enable，进行完全刷新。,441 ROM 故障（6）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,35,BIOS 被病毒破坏后表面现象为黑屏死机，但破坏程度不同。一种为彻底破坏，BIOS 毫无利用价值；另一种为局部破坏，BIOS 中引导块完好，仍支持软驱和 ISA 显卡。由于目前微机配备 AGP 显卡或 PCI E 显卡，引导块程序不支持这类显示卡，因此黑屏。仔细观察开机过程，若软驱信号灯

46、亮过，说明 BIOS 曾访问过软驱，表明引导块未被破坏。5BIOS 受攻击后的解决方法BIOS 受攻击仅仅是程序被破坏，芯片完好无损，只需重新写入正确的 BIOS 即可修复故障。修复 BIOS 故障可按以下步骤进行：获取 BIOS 程序和刷新程序。在同型主板微机上用刷新程序读取 BIOS 程序，或下载更先进的 BIOS，并下载 BIOS 刷新程序。用写入器，或用本机写入、它机写入方法将 BIOS 程序写入受损 BIOS 芯片。,441 ROM 故障（7）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,36,闪存引脚数为 32 个。分为条形双列直插芯片和矩型表面焊接芯片。BIOS 被破坏后

47、，可根据受损程度采用不同办法进行恢复。局部破坏修复方法引导块正常，可在本机重写 BIOS。A在好机器上制作包含 BIOS 程序和刷新程序的可启动软盘。B将故障微机内 AGP 显示卡去除，插上一块 ISA 显示卡。新式 Pentium 4 主板已无 ISA 插槽，只能使用盲操作，应熟记刷新过程。C从软盘启动，执行刷新程序，将 BIOS 程序写入 BIOS 芯片。彻底破坏修复方法找一台主板类型相同微机，用带电拔、插法修复受损 BIOS。A取下被破坏的 BIOS 芯片。B在好机器上制作包含刷新程序的系统软盘。C用软盘启动，执行刷新程序，出现刷新提示后带电更换 BIOS 芯片，再选择“刷新”，将盘上的

48、 BIOS 文件写入芯片。,441 ROM 故障（8）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,37,使用内存芯片的机器在自检时若 Bank 0 出现故障会以音响方式提示，其他存储体故障会以文字方式提示：Memory test failure on XXYY其中“XX”为 Bank 编号，YY 为芯片编号，根据系统提示，可以很容易找出并更换故障芯片。故障通常为接触不良、插接错误、芯片松动或功能故障。Bank0 芯片出现故障时无法确定故障芯片，可用简单的替换法查找故障芯片。Bank 0 00 Bank 1 04 Bank 2 08 Bank 3 0C 00 01 02 04 08 1

49、0 20 40 80,442 RAM 故障（1）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,38,使用内存条的机器对内存的自检分为基本存储体自检和扩充存储体自检，出现内存故障后提示方法各不相同。1基本存储体故障不同时期微机基本存储体的容量不同，Pentium 微机基本存储体最大容量为 64MB，Pentium 4 微机基本存储体最大容量为 1GMB。操作系统存放在基本存储体中，开机自检时先对基本存储体进行检查。基本存储体自检时，若计算机无显示，机内小喇叭发出“嘟 嘟”连续长音(对 AWARD BIOS)，或“嘟、嘟、嘟”连续三短音(对 AMI BIOS)，表明基本存储体故障。内存故障

50、通常由三种原因造成：插接故障在内存条插座两端设有塑料或金属定位卡，内存条插入到位后定位卡将卡紧内存条。若插入不到位，定位卡未卡紧，时间一长可能产生松动，造成接触不良，发现这种情况时可取下内存条重新插接。,442 RAM 故障（2）,2023/6/27,Ch4 内部存储器 43/52,39,氧化故障内存条金手指氧化，造成接触不良。一种原因是装机过程中接触过汗水，汗水的盐分导致生锈氧化。另一种原因是气候潮湿，常时间不开机导致自然氧化。解决金手指氧化比较容易，只需取出内存条用橡皮擦或酒精清洗，将锈迹和氧化物清除干净即可排除故障。功能故障内存条功能丧失导致故障。若主板上有多个存储体时可用互换法予以确认