第 5章 内存
本章介绍了微机系统的内部存储器，包括各种 ROM
和 RAM芯片的特点和功能等。
5.1 系统内部存储器
5.2 ROM存储器
5.3 RAM存储器
5.4 内存条和高速缓存
退出
5.1 系统内部存储器
5.1.1 内部存储器简介
系统内部存储器简称为内存，它是系统的主存，
负责存储当前运行的程序指令和数据，并通过高速的
系统总线，直接供 CPU进行处理，因此必须是由高速集
成电路存储器组成。 CPU、外围芯片组、内存和总线接
口这些最基本的部分组成计算机的主机，而内存的容
量、速度和可靠性等指标都直接关系到系统的性能。
在微机开始工作时，首先从外存将指定的文件
（程序指令和数据）装入内存，然后 CPU非常频繁地直
接访问内存，执行程序指令，进行数据运算和系统控
制等操作，完成特定的任务，并将最终的结果以文件
的形式再保存到外存上。硬盘的速度较慢，且其速度
对系统的影响远不如内存大。
内存由主板和内存条上安装的多种存储器集成电
路组成，如只读存储器（ ROM）和随机读写存储器
（ RAM）。主机配备的内存存储容量的大小应根据系统
运行的操作系统和应用程序的需要而定，如果要求运
行复杂的操作系统和同时运行多个应用程序，所需内
存就要更大些。表 5-1列出了几种常用软件的内存需求 。
表 5-1 常用软件对内存的要求
软件名称 最小内存 建议内存
MS-DOS 6.22 1MB 2MB
Windows 3, 2 2MB 4MB
Windows 98 16MB 32MB
Windows NT 24 MB 64MB
Office 97 8MB 32MB
Photoshop 5.0 32MB 64 MB 以上
高级 GAME 和
专业 3D 绘图动画
64MB 128MB 以上
5.1.2 内存的技术指标
内存的主要指标如下,
1．内存容量
内存容量是指内存的存储单元的数量，单位是字
节（ Byte）、千字节（ KB）和兆字节（ MB）。
1MB=210KB=1024KB=220Byte=1024× 1024Byte。目前系
统内存通常为 32MB,64MB,128MB或 256MB，显示内存
通常为 4MB,8MB,16MB或 32MB。
2．内存速度
内存速度包括内存芯片的存取速度和内存总线的
速度。内存存取速度即读、写内存单元数据的时间，
单位是毫微秒（ nS）。 1秒（ Sec.） =106微秒（ μ S）
=109毫微秒（ nS）。常用内存芯片的速度为几十 nS到
几个 nS，显然数值越小速度越快。内存总线的速度是
指 CPU到内存之间的总线速度，由总线工作时钟决定，
如 33MHz,66MHz,100MHz和 133MHz等，显然数值越大
速度约快。所谓 PC-100和 PC-133的 SDRAM内存条，就是
指分别满足 100MHz和 133MHz总线的内存。由于频率和
周期互为倒数,10nS和 7.5nS的内存应分别对应于
100MHz和 133MHz总线时钟。
3．内存芯片的种类
内存芯片分为只读存储器（ ROM）和随机存取存储
器（ RAM）两大类。 ROM又分为 PROM,EPROM和 EEPROM等。
RAM又分为 DRAM,SRAM,CMOS RAM和 VRAM等，而 DRAM等
还有各种不同的类型。
4．奇偶校验
奇偶校验（ Parity Check）是系统检查数据存取
和传输错误的一种最简单的技术。以奇校验为例，它
采用附加的 1bit校验位来对 8bit数据进行查错，规定
正确的数据中所含, 1”的个数必须为奇数个。
5,ECC
ECC（ Error Check and Correct）即错误检测与
纠正，它是一种内存数据检验和纠错技术。 ECC是对
8bit数据用 4bit来进行校验和纠错。带 ECC的内存稳定
可靠，一般用于服务器。
5.2 ROM存储器
5.2.1 系统 ROM BIOS
ROM（ Read Only Memory）即只读存储器 IC。它的
特点是只能读不能写，即它存储的内容不会被改写，
并且关机后也不会丢失。因此 ROM被用来存放开机就要
首先执行的 BIOS程序。
BIOS（ Basic Input Output System）即基本输入
输出系统，它是微机系统的最基础程序，它, 固化,
在主板上的 ROM芯片中，加电开机后首先执行 BIOS，并
引导系统进入正常工作状态。所谓, 固化, 是说 BIOS
程序是以物理的方式保存在 ROM芯片中的，即使关机也
不会丢失，所以也叫做 ROM BIOS。
BIOS程序中包括系统的启动引导代码、系统加电
自检程序 POST（ Power On Self Test）、系统硬件配
置程序（ BIOS Setup或 CMOS Setup）、基本硬件驱动
程序（如键盘、低分辨率显示、软盘、硬盘、通信接
口等）以及 BIOS的输入输出管理程序等。
在微机加电之前,CPU的指令地址指向 ROM BIOS的
系统启动引导代码。加电后,CPU便首先自动执行引导
代码，并开始运行 BIOS程序，使 BIOS获得系统控制权。
BIOS的 POST程序根据 CMOS存储芯片中的硬件配置数据
逐一检测 CPU、内存、显示卡、键盘、软盘驱动器和硬
盘等，如果各个部分均正常，则引导程序就去引导磁
盘操作系统（ DOS,Windows等）。
在 POST运行中，如果检测到某个硬件不正常，
BIOS就会通过 PC小喇叭发出故障提示音响代码，或者
通过屏幕显示故障提示文字。在 BIOS开始运行 POST，
屏幕显示内存信息时，屏幕下沿会提示按 【 Del】 键去
执行系统硬件配置程序（ CMOS Setup），进行硬盘类
型、软驱类型、日期时间和系统工作参数的设置。如
果你及时按 【 Del】 键，便可执行 CMOS Setup程序，设
置后的数据存入 CMOS RAM芯片，在下次启动时 BIOS会
访问 CMOS RAM，得到正确的硬件配置和优化参数来启
动系统。如果 CMOS设置不当，系统也会因此而无法正
常工作。
5.2.2 ROM存储芯片
1,PROM
PROM（ Programmable ROM）即可编程 ROM。它允许
用户根据自己的需要，利用专门的写 ROM设备写入内容，
但只允许写一次，使用起来仍然不方便。
2,EPROM
EPROM（ Erasable Programmable ROM）即可擦除
可编程 ROM。它允许用户根据自己的需要，利用专门的
EPROM写入器改写其内容，可以多次改写，更新程序比
较方便。因此在早期的 PC机中都使用 EPROM作为 BIOS程
序的存储器。 EPROM的外形见图 5-1。它可以用紫外线
照射擦除存储数据，用 EPROM编程器进行程序编写和输
入。
3,EEPROM
EEPROM或 E2PROM（ Electrical EPROM）即电可擦
除可编程 ROM。外形见图 5-1，目前的主板都使用
EEPROM保存 BIOS。 EEPROM存储器也叫做闪速存储器
（ Flash ROM），简称为闪存 BIOS。闪存的特点是程序
改写、升级方便，只需在机器运行的正常情况下使用
专门的应用程序，将来自厂家或网站上的最新版本的
BIOS写入闪存即可。闪存 ROM的擦除条件是加上 12V电
压，这可以在主板上用跳线设置成高电压的擦除写入
状态。因此目前主板的 BIOS升级是容易而及时的，由
此主板可以充分发挥最佳效能。
显然闪存 BIOS也有致命弱点，它很容易被 CIH类的
病毒改写破坏，致使主板瘫痪。为此，在主板上采取
了硬件跳线禁止写闪存 BIOS、软件 COMS设置禁止写闪
存 BIOS和双 BIOS闪存芯片等保护性措施。
图 5-1 EPROM和 EEPROM
5.2.3 ROM BIOS的新特点
ROM BIOS芯片和它在主板上的位置如图 5-2所示。
目前的 ROM BIOS具有如下一些新的特点,
1．目前 BIOS程序存储在闪速存储器（ Flash
Memory）中，改写和升级比较容易。主板上还有专门
的跳线来设置闪存 BIOS的允许或不允许改写状态，以
便保护 BIOS程序不被病毒破坏。
2．不仅能自动检测硬盘的类型参数，还能自动检
测 CPU类型、主频和工作电压。也还能自动检测具有
PnP功能的扩展卡，并能为之合理分配系统资源。
3．除了用软盘 A、硬盘 C启动操作系统外，还可
以用 CD-ROM光盘启动系统。
4．支持 SMM（ Source Management Mode）即电源
管理模式，满足, 绿色电脑, 的基本要求。它能在主
板暂停工作时进入省电状态，即低功耗运行。
5．具有 DMI（ Desktop Management Interface）
即桌面管理接口，用户可以利用各种支持 DMI的工具软
件（如 Norton等）查看和修改硬件数据，可以直接管
理硬件配置。
6．支持 ESCD（ Extended System Configuration
Data）即扩展系统配置数据，它包括各扩展卡和集成
在主板上的设备的 IRQ号,I/O口地址和 DMA通道号。在
开机完成系统检测后，屏幕显示系统硬件配置表，在
表中除了显示上述 DMI的数据外，还显示 ESCD的数据。
图 5-2 ROM BIOS
在选择一个主板时，要特别注意它配备的 BIOS程
序的版本、功能和兼容性。
ROM的读取速度都比较慢，为了提高 BIOS读取速度，
ROM BIOS本身提供了将自身程序代码复制到 RAM上执行
的功能，这叫做映象，即 Shadow RAM，可在 CMOS
Setup中加以设置。
5.3 RAM存储器
RAM（ Random Access Memory）即随机读写存储
器 IC。内存主要由 RAM存储器芯片构成，按芯片类型和
在系统中作用的差别,RAM又可分为 DRAM,CMOS RAM、
SRAM和 VRAM等多种。
5.3.1 DRAM
DRAM（ Dynamic RAM）即动态 RAM，因为它的集成
度高（单片容量可达 64M位）、价格便宜且可读可写，
因此系统内存的主要容量空间是由 DRAM构成的。
DRAM芯片的容量大存储单元多，地址线的位数多。
为了减少芯片的引脚，就把每个存储单元的地址分为
行地址和列地址两部分表示。在对每个存储单元进行
读写操作时，地址要分两次输入，首先是行地址，然
后是列地址，这显然降低了对存储芯片的访问速度。
另外 DRAM芯片的存储单元是一个电容性电路，系统要
定时对存储数据进行额外的刷新，因此,DRAM芯片的
存取速度低，一般为 70nS（毫微秒）或 60nS，比 CPU低
许多。
DRAM芯片的访问方式决定着它的存取速度，按照
访问方式 DRAM可以分为如下几种,
1,FPM
FPM（ Fast Page Mode） DRAM即快速页方式。 FPM
的芯片速度可达 70ns，常用于 486和 586主板。
2,EDO
EDO（ Extended Data Output） DRAM即可扩展数
据输出方式。 EDO的芯片速度可达 60ns，常用于 586和
早期 Pentium Ⅱ 主板。
3,SDRAM
SDRAM（ Synchronous DRAM）即同步 DRAM，所谓
,同步, 是指这种存储器能与系统总线时钟同步工作。
SDRAM存储器按系统总线（ FSB）的时钟分为 66MHz、
100MHz和 133MHz等多种，后者分别标记为 PC100和
PC133。 SDRAM芯片的读写速度可达 10nS，甚至 7nS，用
于 Pentium Ⅱ 以上的主板。
4,RDRAM
RDRAM（ Rambus DRAM）是一种高性能的新型
SDRAM存储器。它通过一个新型的高速 RamBus总线传输
数据，可以支持 300MHz总线时钟，又由于是在时钟信
号的上升和下降沿均工作，实际上相当于工作在
600MHz上。最新的奔腾四主板以双通道的 4个 RIMM插槽
支持 RDRAM内存。
5,DDR
DDR（ Double Data Rate）即双数据率 DRAM，它
也是一种新型的高速 SDRAM存储器。它在时钟脉冲的上
升和下降沿都进行操作，理论上也是目前 SDRAM速度的
两倍。
5.3.2 CMOS RAM
CMOS RAM（ Complementary Metal Oxide
Semiconductor RAM）即互补型金属氧化物半导体 RAM
存储器。由于该类存储器耗电极低，开机时由 PC电源
给 CMOS芯片供电，关机后即可切换到主板上的小电池
供电，使之不丢失存储信息。因此主板上的 CMOS RAM
芯片用于存储不允许丢失但需要用户改写的系统 BIOS
硬件配置信息，如软盘驱动器类型、硬盘驱动器类型、
显示模式、内存大小和系统工作状态参数等。每当硬
件配置改变时，比如更换了硬盘、内存条等，用户必
须在开机时按 【 Del】 键，首先运行 BIOS Setup程序
（也叫 CMOS Setup程序）对相关信息进行修改。每次
开机启动时,BIOS程序都要访问 CMOS存储芯片，以便
正确检测和配置硬件。
CMOS的电池有 3.6V的可充电电池和 3.3V的普通
CR2032钮扣电池等。 CMOS RAM芯片和电池如图 5-3所示。
有些主板的可充电 CMOS电池做在了 CMOS元件内部。有
些 CMOS电路也集成到了南桥芯片组内。
图 5-3 CMOS RAMM和电池
5.3.3 SRAM
SRAM（ Static RAM）即静态 RAM。 SRAM是由静态
MOS管构成，它的体积大、集成度比 DRAM低、容量小
（单片为 512Kbits到 512KB）和价格高。但是它的速度
远高于 DRAM，通常为 15 nS（毫微秒）到几个 nS，因此
它被用来构成主板的系统高速缓冲存储器（ Cache），
以解决低速主存与高速 CPU不匹配的瓶颈问题。
5.4 内存条和高速缓存
5.4.1 内存条
早期 IBM-PC机的主存储器都是固定安装在主板上，
由许多存储芯片组成的，见前面图 4-1，容量为 256KB。
随着系统对内存容量需求越来越大，已无法在主
板有限的空间上排列更多的内存芯片了，因此采用 ISA
总线扩展卡来解决，这就是老式微机的 ISA内存扩展卡，
通常为 384KB，将内存扩充到 640KB。 ISA总线的数据线
是 16位，速度又相当慢。
从 386微机开始，改为在主板上另外专门为 32位数
据总线设计了高速的内存总线和内存扩展插槽。内存
的 DRAM芯片做在称为内存条的印刷电路板上，再把内
存条插入内存插槽即可连入系统。
内存条是由印刷电路板和内存芯片构成，采用存
储器芯片的多少由内存条的容量和芯片的数据位数决
定。比如一个 1MB的内存条，可以由 2个 1M× 4bit的存
储芯片组成，如图 5-4所示。
图 5-4 30线 SIMM内存条电路图
内存条插槽的一种叫做 SIMM（ Single In line
Memory Module）即单列直插存储器模块，分为 30线
（引脚）和 72线两种标准。另一种叫做 DIMM（ Double
In line Memory Module）即双列直插存储器模块，为
168线标准。
30线的 SIMM内存扩展插槽提供 8位数据，必需四个
一组（称为 Bank）使用才能提供 32位数据宽度的主存，
它常用于 386或 486主板，采用 FP内存芯片，存取速度
为 80或 70nS。
72线的 SIMM内存扩展插槽可提供 32位数据，常用
于 486或 586主板。在 486机上 72线内存条可以单条使用，
存储芯片通常为 80nS的 FPM内存。而在 586机上，则应
将完全一样的两个 72线内存条同时使用构成一组（称
为 Bank），才能与 Pentium CPU的 64位外部数据线相吻
合，采用的内存芯片通常为 70nS的 FPM或 60nS的 EDO内
存。
168线的内存扩展可提供 64位数据宽，因此 168线
内存条单条安装便可与 64位的 Pentium CPU外部数据总
线相吻合。这类内存条的芯片分为单面安装和两面安
装两种,16M和 64M条常做成单面式,8M,32M和 128M条
常做成两面式，采用的存储芯片为 10nS的 SDRAM（最初
也有 EDO的），常用于 Pentium MMX（多能奔腾）、
Pentium Ⅱ 和 Pentium Ⅲ 主板。最初的 DIMM SDRAM支
持 66MHz系统总线，目前还有支持 100MHz和 133MHz高速
系统总线的标有 PC100和 PC133标记的 SDRAM内存条。各
种内存条的外形结构如图 5-5所示，图 5-6是 SIMM和
DIMM内存条的照片。
图 5-5 SIMM和 DIMM内存条的结构
图 5-6 SIMM和 DIMM内存条
内存的速度要由内存总线和内存芯片的速度配合
来实现。通常，总线速度用其工作时钟的频率来表示，
比如 33,66,100和 133MHz总线等。而存储器芯片的速
度用其存取时间来表示，比如 25,20,15,10和 7nS等。
以频率和周期的倒数关系来比较，与 66,100和 133MHz
内存总线相配合的存储器芯片的速度应该分别为 15、
10和 7.5nS。在比较系统中 CPU、系统总线、内存和其
它元器件的速度配合时也可以用类似的方法。
5.4.2 系统高速缓存
主存储器的高速缓充存储器也称为, Cache”，它
由存取速度较高的 SRAM芯片构成。 SRAM由静态 MOS管构
成，速度远高于主存的 DRAM存储器，目前可达几毫微
秒，因此被用来构成主板上的系统 Cache。主板上的
Cache芯片如图 5-7所示。
图 5-7 主板上的 Cache
CPU和内存是主机的基本构成，它们决定着系统的
速度。由于 CPU速度的不断提高，使得构成主存储器的
DRAM芯片速度无法与之相配，就大大降低了 CPU的执行
速度。目前采用的方法是使用少量的高速 SRAM芯片组
成小容量的高速存储体做为主存的缓冲存储器，来与
CPU相匹配，以提高内存的整体访问速度。
在开机时进入 CMOS Setup的高级设置表，会看到
有, Internal Cache”和, External Cache”两个设置
项，其中前一项的内部 Cache指的是 486或 Pentium CPU
内建的 Cache，常称为, Level1 Cache”或, L1 Cache”，
而后一项的外部 Cache指的是 CPU外部的主板上的 Cache，
常称为, Level2 Cache”或, L2 Cache”。 L1 Cache比
L2 Cache的效能要高许多，但容量很有限，因此系统
必需有 L2 Cache来提高系统速度。对 386,486和 586主
板来说，一般都装有 128KB或 256KB或 512KB的 SRAM存储
器芯片构成的 Cache。
高速缓存技术也用于图形加速卡、硬盘、光驱、
扫描仪和数码相机等高速设备。
Cache的工作原理是,……
习题
1．了解内存的技术指标。
2．熟悉 ROM BIOS的基本功能和特点。
3．了解 ROM和 RAM芯片的种类、特点和作用。
4．熟悉 DRAM,CMOS RAM的种类、特点和作用。
5．掌握内存条的种类和特点。
6．了解 CACHE的原理。
本章介绍了微机系统的内部存储器，包括各种 ROM
和 RAM芯片的特点和功能等。
5.1 系统内部存储器
5.2 ROM存储器
5.3 RAM存储器
5.4 内存条和高速缓存
退出
5.1 系统内部存储器
5.1.1 内部存储器简介
系统内部存储器简称为内存，它是系统的主存，
负责存储当前运行的程序指令和数据，并通过高速的
系统总线，直接供 CPU进行处理，因此必须是由高速集
成电路存储器组成。 CPU、外围芯片组、内存和总线接
口这些最基本的部分组成计算机的主机，而内存的容
量、速度和可靠性等指标都直接关系到系统的性能。
在微机开始工作时，首先从外存将指定的文件
（程序指令和数据）装入内存，然后 CPU非常频繁地直
接访问内存，执行程序指令，进行数据运算和系统控
制等操作，完成特定的任务，并将最终的结果以文件
的形式再保存到外存上。硬盘的速度较慢，且其速度
对系统的影响远不如内存大。
内存由主板和内存条上安装的多种存储器集成电
路组成，如只读存储器（ ROM）和随机读写存储器
（ RAM）。主机配备的内存存储容量的大小应根据系统
运行的操作系统和应用程序的需要而定，如果要求运
行复杂的操作系统和同时运行多个应用程序，所需内
存就要更大些。表 5-1列出了几种常用软件的内存需求 。
表 5-1 常用软件对内存的要求
软件名称 最小内存 建议内存
MS-DOS 6.22 1MB 2MB
Windows 3, 2 2MB 4MB
Windows 98 16MB 32MB
Windows NT 24 MB 64MB
Office 97 8MB 32MB
Photoshop 5.0 32MB 64 MB 以上
高级 GAME 和
专业 3D 绘图动画
64MB 128MB 以上
5.1.2 内存的技术指标
内存的主要指标如下,
1．内存容量
内存容量是指内存的存储单元的数量，单位是字
节（ Byte）、千字节（ KB）和兆字节（ MB）。
1MB=210KB=1024KB=220Byte=1024× 1024Byte。目前系
统内存通常为 32MB,64MB,128MB或 256MB，显示内存
通常为 4MB,8MB,16MB或 32MB。
2．内存速度
内存速度包括内存芯片的存取速度和内存总线的
速度。内存存取速度即读、写内存单元数据的时间，
单位是毫微秒（ nS）。 1秒（ Sec.） =106微秒（ μ S）
=109毫微秒（ nS）。常用内存芯片的速度为几十 nS到
几个 nS，显然数值越小速度越快。内存总线的速度是
指 CPU到内存之间的总线速度，由总线工作时钟决定，
如 33MHz,66MHz,100MHz和 133MHz等，显然数值越大
速度约快。所谓 PC-100和 PC-133的 SDRAM内存条，就是
指分别满足 100MHz和 133MHz总线的内存。由于频率和
周期互为倒数,10nS和 7.5nS的内存应分别对应于
100MHz和 133MHz总线时钟。
3．内存芯片的种类
内存芯片分为只读存储器（ ROM）和随机存取存储
器（ RAM）两大类。 ROM又分为 PROM,EPROM和 EEPROM等。
RAM又分为 DRAM,SRAM,CMOS RAM和 VRAM等，而 DRAM等
还有各种不同的类型。
4．奇偶校验
奇偶校验（ Parity Check）是系统检查数据存取
和传输错误的一种最简单的技术。以奇校验为例，它
采用附加的 1bit校验位来对 8bit数据进行查错，规定
正确的数据中所含, 1”的个数必须为奇数个。
5,ECC
ECC（ Error Check and Correct）即错误检测与
纠正，它是一种内存数据检验和纠错技术。 ECC是对
8bit数据用 4bit来进行校验和纠错。带 ECC的内存稳定
可靠，一般用于服务器。
5.2 ROM存储器
5.2.1 系统 ROM BIOS
ROM（ Read Only Memory）即只读存储器 IC。它的
特点是只能读不能写，即它存储的内容不会被改写，
并且关机后也不会丢失。因此 ROM被用来存放开机就要
首先执行的 BIOS程序。
BIOS（ Basic Input Output System）即基本输入
输出系统，它是微机系统的最基础程序，它, 固化,
在主板上的 ROM芯片中，加电开机后首先执行 BIOS，并
引导系统进入正常工作状态。所谓, 固化, 是说 BIOS
程序是以物理的方式保存在 ROM芯片中的，即使关机也
不会丢失，所以也叫做 ROM BIOS。
BIOS程序中包括系统的启动引导代码、系统加电
自检程序 POST（ Power On Self Test）、系统硬件配
置程序（ BIOS Setup或 CMOS Setup）、基本硬件驱动
程序（如键盘、低分辨率显示、软盘、硬盘、通信接
口等）以及 BIOS的输入输出管理程序等。
在微机加电之前,CPU的指令地址指向 ROM BIOS的
系统启动引导代码。加电后,CPU便首先自动执行引导
代码，并开始运行 BIOS程序，使 BIOS获得系统控制权。
BIOS的 POST程序根据 CMOS存储芯片中的硬件配置数据
逐一检测 CPU、内存、显示卡、键盘、软盘驱动器和硬
盘等，如果各个部分均正常，则引导程序就去引导磁
盘操作系统（ DOS,Windows等）。
在 POST运行中，如果检测到某个硬件不正常，
BIOS就会通过 PC小喇叭发出故障提示音响代码，或者
通过屏幕显示故障提示文字。在 BIOS开始运行 POST，
屏幕显示内存信息时，屏幕下沿会提示按 【 Del】 键去
执行系统硬件配置程序（ CMOS Setup），进行硬盘类
型、软驱类型、日期时间和系统工作参数的设置。如
果你及时按 【 Del】 键，便可执行 CMOS Setup程序，设
置后的数据存入 CMOS RAM芯片，在下次启动时 BIOS会
访问 CMOS RAM，得到正确的硬件配置和优化参数来启
动系统。如果 CMOS设置不当，系统也会因此而无法正
常工作。
5.2.2 ROM存储芯片
1,PROM
PROM（ Programmable ROM）即可编程 ROM。它允许
用户根据自己的需要，利用专门的写 ROM设备写入内容，
但只允许写一次，使用起来仍然不方便。
2,EPROM
EPROM（ Erasable Programmable ROM）即可擦除
可编程 ROM。它允许用户根据自己的需要，利用专门的
EPROM写入器改写其内容，可以多次改写，更新程序比
较方便。因此在早期的 PC机中都使用 EPROM作为 BIOS程
序的存储器。 EPROM的外形见图 5-1。它可以用紫外线
照射擦除存储数据，用 EPROM编程器进行程序编写和输
入。
3,EEPROM
EEPROM或 E2PROM（ Electrical EPROM）即电可擦
除可编程 ROM。外形见图 5-1，目前的主板都使用
EEPROM保存 BIOS。 EEPROM存储器也叫做闪速存储器
（ Flash ROM），简称为闪存 BIOS。闪存的特点是程序
改写、升级方便，只需在机器运行的正常情况下使用
专门的应用程序，将来自厂家或网站上的最新版本的
BIOS写入闪存即可。闪存 ROM的擦除条件是加上 12V电
压，这可以在主板上用跳线设置成高电压的擦除写入
状态。因此目前主板的 BIOS升级是容易而及时的，由
此主板可以充分发挥最佳效能。
显然闪存 BIOS也有致命弱点，它很容易被 CIH类的
病毒改写破坏，致使主板瘫痪。为此，在主板上采取
了硬件跳线禁止写闪存 BIOS、软件 COMS设置禁止写闪
存 BIOS和双 BIOS闪存芯片等保护性措施。
图 5-1 EPROM和 EEPROM
5.2.3 ROM BIOS的新特点
ROM BIOS芯片和它在主板上的位置如图 5-2所示。
目前的 ROM BIOS具有如下一些新的特点,
1．目前 BIOS程序存储在闪速存储器（ Flash
Memory）中，改写和升级比较容易。主板上还有专门
的跳线来设置闪存 BIOS的允许或不允许改写状态，以
便保护 BIOS程序不被病毒破坏。
2．不仅能自动检测硬盘的类型参数，还能自动检
测 CPU类型、主频和工作电压。也还能自动检测具有
PnP功能的扩展卡，并能为之合理分配系统资源。
3．除了用软盘 A、硬盘 C启动操作系统外，还可
以用 CD-ROM光盘启动系统。
4．支持 SMM（ Source Management Mode）即电源
管理模式，满足, 绿色电脑, 的基本要求。它能在主
板暂停工作时进入省电状态，即低功耗运行。
5．具有 DMI（ Desktop Management Interface）
即桌面管理接口，用户可以利用各种支持 DMI的工具软
件（如 Norton等）查看和修改硬件数据，可以直接管
理硬件配置。
6．支持 ESCD（ Extended System Configuration
Data）即扩展系统配置数据，它包括各扩展卡和集成
在主板上的设备的 IRQ号,I/O口地址和 DMA通道号。在
开机完成系统检测后，屏幕显示系统硬件配置表，在
表中除了显示上述 DMI的数据外，还显示 ESCD的数据。
图 5-2 ROM BIOS
在选择一个主板时，要特别注意它配备的 BIOS程
序的版本、功能和兼容性。
ROM的读取速度都比较慢，为了提高 BIOS读取速度，
ROM BIOS本身提供了将自身程序代码复制到 RAM上执行
的功能，这叫做映象，即 Shadow RAM，可在 CMOS
Setup中加以设置。
5.3 RAM存储器
RAM（ Random Access Memory）即随机读写存储
器 IC。内存主要由 RAM存储器芯片构成，按芯片类型和
在系统中作用的差别,RAM又可分为 DRAM,CMOS RAM、
SRAM和 VRAM等多种。
5.3.1 DRAM
DRAM（ Dynamic RAM）即动态 RAM，因为它的集成
度高（单片容量可达 64M位）、价格便宜且可读可写，
因此系统内存的主要容量空间是由 DRAM构成的。
DRAM芯片的容量大存储单元多，地址线的位数多。
为了减少芯片的引脚，就把每个存储单元的地址分为
行地址和列地址两部分表示。在对每个存储单元进行
读写操作时，地址要分两次输入，首先是行地址，然
后是列地址，这显然降低了对存储芯片的访问速度。
另外 DRAM芯片的存储单元是一个电容性电路，系统要
定时对存储数据进行额外的刷新，因此,DRAM芯片的
存取速度低，一般为 70nS（毫微秒）或 60nS，比 CPU低
许多。
DRAM芯片的访问方式决定着它的存取速度，按照
访问方式 DRAM可以分为如下几种,
1,FPM
FPM（ Fast Page Mode） DRAM即快速页方式。 FPM
的芯片速度可达 70ns，常用于 486和 586主板。
2,EDO
EDO（ Extended Data Output） DRAM即可扩展数
据输出方式。 EDO的芯片速度可达 60ns，常用于 586和
早期 Pentium Ⅱ 主板。
3,SDRAM
SDRAM（ Synchronous DRAM）即同步 DRAM，所谓
,同步, 是指这种存储器能与系统总线时钟同步工作。
SDRAM存储器按系统总线（ FSB）的时钟分为 66MHz、
100MHz和 133MHz等多种，后者分别标记为 PC100和
PC133。 SDRAM芯片的读写速度可达 10nS，甚至 7nS，用
于 Pentium Ⅱ 以上的主板。
4,RDRAM
RDRAM（ Rambus DRAM）是一种高性能的新型
SDRAM存储器。它通过一个新型的高速 RamBus总线传输
数据，可以支持 300MHz总线时钟，又由于是在时钟信
号的上升和下降沿均工作，实际上相当于工作在
600MHz上。最新的奔腾四主板以双通道的 4个 RIMM插槽
支持 RDRAM内存。
5,DDR
DDR（ Double Data Rate）即双数据率 DRAM，它
也是一种新型的高速 SDRAM存储器。它在时钟脉冲的上
升和下降沿都进行操作，理论上也是目前 SDRAM速度的
两倍。
5.3.2 CMOS RAM
CMOS RAM（ Complementary Metal Oxide
Semiconductor RAM）即互补型金属氧化物半导体 RAM
存储器。由于该类存储器耗电极低，开机时由 PC电源
给 CMOS芯片供电，关机后即可切换到主板上的小电池
供电，使之不丢失存储信息。因此主板上的 CMOS RAM
芯片用于存储不允许丢失但需要用户改写的系统 BIOS
硬件配置信息，如软盘驱动器类型、硬盘驱动器类型、
显示模式、内存大小和系统工作状态参数等。每当硬
件配置改变时，比如更换了硬盘、内存条等，用户必
须在开机时按 【 Del】 键，首先运行 BIOS Setup程序
（也叫 CMOS Setup程序）对相关信息进行修改。每次
开机启动时,BIOS程序都要访问 CMOS存储芯片，以便
正确检测和配置硬件。
CMOS的电池有 3.6V的可充电电池和 3.3V的普通
CR2032钮扣电池等。 CMOS RAM芯片和电池如图 5-3所示。
有些主板的可充电 CMOS电池做在了 CMOS元件内部。有
些 CMOS电路也集成到了南桥芯片组内。
图 5-3 CMOS RAMM和电池
5.3.3 SRAM
SRAM（ Static RAM）即静态 RAM。 SRAM是由静态
MOS管构成，它的体积大、集成度比 DRAM低、容量小
（单片为 512Kbits到 512KB）和价格高。但是它的速度
远高于 DRAM，通常为 15 nS（毫微秒）到几个 nS，因此
它被用来构成主板的系统高速缓冲存储器（ Cache），
以解决低速主存与高速 CPU不匹配的瓶颈问题。
5.4 内存条和高速缓存
5.4.1 内存条
早期 IBM-PC机的主存储器都是固定安装在主板上，
由许多存储芯片组成的，见前面图 4-1，容量为 256KB。
随着系统对内存容量需求越来越大，已无法在主
板有限的空间上排列更多的内存芯片了，因此采用 ISA
总线扩展卡来解决，这就是老式微机的 ISA内存扩展卡，
通常为 384KB，将内存扩充到 640KB。 ISA总线的数据线
是 16位，速度又相当慢。
从 386微机开始，改为在主板上另外专门为 32位数
据总线设计了高速的内存总线和内存扩展插槽。内存
的 DRAM芯片做在称为内存条的印刷电路板上，再把内
存条插入内存插槽即可连入系统。
内存条是由印刷电路板和内存芯片构成，采用存
储器芯片的多少由内存条的容量和芯片的数据位数决
定。比如一个 1MB的内存条，可以由 2个 1M× 4bit的存
储芯片组成，如图 5-4所示。
图 5-4 30线 SIMM内存条电路图
内存条插槽的一种叫做 SIMM（ Single In line
Memory Module）即单列直插存储器模块，分为 30线
（引脚）和 72线两种标准。另一种叫做 DIMM（ Double
In line Memory Module）即双列直插存储器模块，为
168线标准。
30线的 SIMM内存扩展插槽提供 8位数据，必需四个
一组（称为 Bank）使用才能提供 32位数据宽度的主存，
它常用于 386或 486主板，采用 FP内存芯片，存取速度
为 80或 70nS。
72线的 SIMM内存扩展插槽可提供 32位数据，常用
于 486或 586主板。在 486机上 72线内存条可以单条使用，
存储芯片通常为 80nS的 FPM内存。而在 586机上，则应
将完全一样的两个 72线内存条同时使用构成一组（称
为 Bank），才能与 Pentium CPU的 64位外部数据线相吻
合，采用的内存芯片通常为 70nS的 FPM或 60nS的 EDO内
存。
168线的内存扩展可提供 64位数据宽，因此 168线
内存条单条安装便可与 64位的 Pentium CPU外部数据总
线相吻合。这类内存条的芯片分为单面安装和两面安
装两种,16M和 64M条常做成单面式,8M,32M和 128M条
常做成两面式，采用的存储芯片为 10nS的 SDRAM（最初
也有 EDO的），常用于 Pentium MMX（多能奔腾）、
Pentium Ⅱ 和 Pentium Ⅲ 主板。最初的 DIMM SDRAM支
持 66MHz系统总线，目前还有支持 100MHz和 133MHz高速
系统总线的标有 PC100和 PC133标记的 SDRAM内存条。各
种内存条的外形结构如图 5-5所示，图 5-6是 SIMM和
DIMM内存条的照片。
图 5-5 SIMM和 DIMM内存条的结构
图 5-6 SIMM和 DIMM内存条
内存的速度要由内存总线和内存芯片的速度配合
来实现。通常，总线速度用其工作时钟的频率来表示，
比如 33,66,100和 133MHz总线等。而存储器芯片的速
度用其存取时间来表示，比如 25,20,15,10和 7nS等。
以频率和周期的倒数关系来比较，与 66,100和 133MHz
内存总线相配合的存储器芯片的速度应该分别为 15、
10和 7.5nS。在比较系统中 CPU、系统总线、内存和其
它元器件的速度配合时也可以用类似的方法。
5.4.2 系统高速缓存
主存储器的高速缓充存储器也称为, Cache”，它
由存取速度较高的 SRAM芯片构成。 SRAM由静态 MOS管构
成，速度远高于主存的 DRAM存储器，目前可达几毫微
秒，因此被用来构成主板上的系统 Cache。主板上的
Cache芯片如图 5-7所示。
图 5-7 主板上的 Cache
CPU和内存是主机的基本构成，它们决定着系统的
速度。由于 CPU速度的不断提高，使得构成主存储器的
DRAM芯片速度无法与之相配，就大大降低了 CPU的执行
速度。目前采用的方法是使用少量的高速 SRAM芯片组
成小容量的高速存储体做为主存的缓冲存储器，来与
CPU相匹配，以提高内存的整体访问速度。
在开机时进入 CMOS Setup的高级设置表，会看到
有, Internal Cache”和, External Cache”两个设置
项，其中前一项的内部 Cache指的是 486或 Pentium CPU
内建的 Cache，常称为, Level1 Cache”或, L1 Cache”，
而后一项的外部 Cache指的是 CPU外部的主板上的 Cache，
常称为, Level2 Cache”或, L2 Cache”。 L1 Cache比
L2 Cache的效能要高许多，但容量很有限，因此系统
必需有 L2 Cache来提高系统速度。对 386,486和 586主
板来说，一般都装有 128KB或 256KB或 512KB的 SRAM存储
器芯片构成的 Cache。
高速缓存技术也用于图形加速卡、硬盘、光驱、
扫描仪和数码相机等高速设备。
Cache的工作原理是,……
习题
1．了解内存的技术指标。
2．熟悉 ROM BIOS的基本功能和特点。
3．了解 ROM和 RAM芯片的种类、特点和作用。
4．熟悉 DRAM,CMOS RAM的种类、特点和作用。
5．掌握内存条的种类和特点。
6．了解 CACHE的原理。
