原创 内存频率的自动设置原理

内存频率的自动设置原理

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我们在购买内存条时，往往关心的是它的容量和接口类型。其实，内存的工作频率也不可忽视，因为频率决定了内存的工作性能，对电脑系统的整体性能也有很大关系。譬如，同样是512MB的DDR2内存条，就有DDR2-533、DDR2-667以及DDR2-800等类型，533、667和800这些数字表示内存条的频率，单位为MHz。在容量和接口类型相同时，你当然希望选择频率较高的产品，以提高系统的运行速度。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

不过，有这样一个问题：DDR2 400和DDR2 533是否都可以用呢？

回答是肯定的，系统将根据内存条会自动为它提供它所需要的时钟信号。那么，这种按需供应的功能是如何实现的呢？

仔细观察内存条我们会发现，内存条上除了存储芯片外，还有一个很小的芯片，这就是所谓的SPD（Serial Presence Detect 内存性能检测）芯片（图1），内存的频率就是由这个芯片决定的。

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图1   内存条上的SPD芯片

我们知道，即插即用的外部设备的频率设置是由设备决定的，主机通过读取设备中ROM芯片中包括频率在内的特征参数，然后自动分配系统资源，自动配置驱动程序，使得设备可以正常工作。

内存条上的SPD芯片的作用类似于主板上的BIOS，其中存储了内存芯片的内存容量、工作频率、延迟时间（CAS、tRCD、tRP、tCA）及工作电压和厂商信息等，内存控制器通过SMBus总线的SDA引脚读取DIMM上的SPD参数，SPD芯片的信息就会被记录在内存控制器中的PLL电路的寄存器（Register）中。

早期主板上内存总线的时钟信号由频率合成器提供，较新的主板已经将频率合成器集成到北桥芯片中（图2）。与CPU频率的自动设置原理相似，北桥芯片内的频率合成器也是通过读取内存信息的方法实现自动设置频率的。

图1    内存时钟频率的获取机制

内存总线时钟与系统时钟的频率往往并不相同，譬如系统时钟为133MHz，而内存时钟的频率为200MHz时，两者之间存在67MHz的差异，这种频率上的差异被成为“内存异步”。不过，为了实现内存与CPU之间的同步通信，两个总线在相位上仍然需要保持同步。实现相位的同步在技术上并不困难，只要北桥芯片中的PLL电路与频率合成器中的PLL电路使用同一个参考频率f_ref就可以了