计算机内存基础硬核知识
我们都知道，计算机是处理数据的设备，而数据的主要存储位置就是磁盘和内存，并且对于程序员来讲，CPU 和内存是我们必须了解的两个物理结构，它是你通向高阶程序员很重要的桥梁，下面就让小编带你去看看计算机内存基础硬核知识，希望能帮助到大家!
计算机内存基础硬核知识篇1
刻意追求内存频率意义不大，因为决定内存性能的重要指标还有内存时序(时序本身也可以体现出内存颗粒的品质如何)。市面上很多DDR4-2666内存的报价甚至还低于当前DDR4-2400，原因就是这些所谓的DDR4-2666内存的时序普遍很难看(偏高/一般都是CL19)，众所周知，时序越高性能越差。目前主流内存频率为2400MHz~3200MHz，实际上2133也一样能用，而且最便宜。
再有就是目前英特尔平台只有Z系列、__系列芯片组可以使用超过2666/2933频率的内存，其他芯片组如B360/B365/B460无法突破这一限制，上高频内存会降频运行，具体限制情况请参照表格说明。用B360主板搭配3000MHz甚至3200MHz以上的高频内存意义不大，最终还是降频到2400/2666运行。B460主板搭配i7/i9处理器时，可以考虑3000频率的内存。
AMD芯片组虽然基本都不会限制运行频率，都可以超频支持高频内存，但是AMD处理器本身不争气，内存兼容性问题比较普遍，搭配高频内存极易翻车。AMD的三代锐龙对高频内存支持的友好性大幅提升，这样一来或许会带动3000~3600MHz区间高频内存的销量大幅上涨。一代、二代锐龙(包括APU)建议搭配3000MHz以下的内存。
从表格可以看出英特尔平台主板除了Z系列的都是不支持超频的，但是也要注意虽然主板支持最高频率可能是2666、2933，但是也要看具体CPU支持的频率。
AMD平台理论上是没有具体限制的，但是要看主板的内存供电和CPU对内存频率的兼容;一代锐龙普遍兼容性比较差，一般上2666就可以了，供电比较好的主板可以上2933;二代锐龙兼容性有提升，一般上2933就可以了，供电比较好的主板可以上3200-3433，三代锐龙兼容性大大提升，市面上的正规内存都是基本可以是用的，因为三代锐龙内存频率影响cpu性能一般建议上3600频率的就可以了，因为除了__399/TR__40平台的其他三代锐龙内存控制器它最高支持3600频率，运气好的能达到3800，在往上面的频率性能只会倒退。
从上面表格可以看出英特尔九代CPU及之前到6代买2666频率的内存条就可以了，这里为什么没有说i3之前的只支持到2400，因为现在市面上的内存条基本2400和2666价格差不多，很多都是同价格，所以上2666的就可以了，以后升级CPU了还能小小提升一下性能还不用换内存条;
十代英特尔就比较坑了，i5之前都最高只支持到2666频率的，所以装机的如果不考虑以后升级cpu的就可以直接买2666的就可以了，如果考虑以后升级的可以直接买3000频率的内存条，i7、i9可以直接运行在2933频率上。
内存容量
① 品牌方面，你自己信赖啥就选啥，不用考虑很多，内存很难坏，品牌内存均为终身质保，一小部分牌子才会保修3~5年;
② 部分主板与部分内存可能会有兼容性问题，遇到这类情况建议通过升级BIOS来进行解决，或尝试更换合适的内存。
★ 4GB(~流行)：当前来看只能满足基本的上网、看视频、聊天、入门游戏及轻度办公需求;(都了就不太推荐了)
★ 8GB(当前主流)：当前可以满足入门设计、多任务办公、大型单机普通爱好者;
★ 16GB(当前~未来5年主流)：当前可以满足主流设计、渲染、大型单机爱好者;(只要是玩稍微大型一点的游戏都建议上16G内存，8G__2形成双通道，17年吃鸡游戏大火，这游戏就很吃内存)
★ 32GB或更高(~)：当前主要是高预算或特殊高需求群体会安装如此多的的内存。(一小部分游戏也吃高内存比如：逃离塔科夫，当然最近3000系显卡出了，高端用户4K144hz运行的话也建议上32G内存，当然一般买这配置的了一般都会上也不需要小编说(贫穷的小编))
常见问题
【Q】如何组双通道内存?组双通道内存有什么要求?
【A】组双通道内存只需接口相同，能同时被系统点亮识别即可，不用在意容量或者频率。两根不同频率的内存条是可以一起使用的，使用的过程中，高频率的内存条会自动降频到低频的内存条的频率来使用的。参数不同的两根(或4根)内存组的双通道叫做“弹性双通道”。这里还需要注意，一般只有2根内存插槽的主板组双通道时，只要插满自然就是双通道了，如果是4根插槽的板子，插两根时，必须插1、3位置或者2、4位置(也就是间隔一个空位/以靠近CPU的第一根插槽位为1)才可以组成双通道，但一定是优先插2、4位，其次才是1、3位。
__系列主板和TR系列主板是支持4通道的所以可以按照主板说明书插对应内存条以达到最大性能，避免性能浪费，比如你想买16G的内存条就买8__2的形成双通道，如果是四通道的话买4__4的，不过一般都是最低上32G的所以是8__4。
计算机内存基础硬核知识篇2
一、CPU与内存
先铺垫几个概念，以免后面混乱：
Socket或Processor: 指一个物理CPU芯片，盒装还是散装的。上面有很多针脚，直接安装在主板上。
Core : 指在Processor里封装一个CPU核心，每个Core都是完全独立的计算单元，我们平时说的4核心CPU，指的就是Processor里面封装了4个Core。
HT超线程：目前Intel与AMD的Processor大多支持在一个Core里并行执行两个线程，此时从操作系统看就相当于两个逻辑CPU(Logical Processor)。大多数情况下，我们程序里提到的CPU概念就是指的这个Logical Processor。
咱们先来看几个问题：
1、CPU可以直接操作内存吗?
可能一大部分老铁肯定会说：肯定的啊，不能操作内存怎么读取数据呢。
其实如果我们用这聪明的大脑想一想，咱们的台式主机大家肯定都玩过。上面CPU和内存条是两个完全独立的硬件啊，而且CPU也没有任何直接插槽用于挂载内存条的。
也就是说，CPU和内存条是物理隔离的，CPU并不能直接的访问内存条，而是需要借助主板上的其他硬件间接的来实现访问。
2、CPU的运算速度和内存条的访问速度差距有多大?
呵呵呵，这么说吧，就是一个鸿沟啊，CPU的运算速度与内存访问速度之间的差距是100倍。
而由于CPU与内存之间的速度差存在N个数量级的巨大鸿沟，于是CPU最亲密的小伙伴Cache 闪亮登场了。与DRAM 家族的内存(Memory)不同，Cache来自SRAM家族。
而DRAM与SRAM的最简单区别就是后者特别快，容量特别小，电路结构非常复杂，造价特别高。
而Cache与主内存之间的巨大性能差距主要还是工作原理与结构不同：
DRAM存储一位数据只需要一个电容加一个晶体管，SRAM则需要6个晶体管。
由于DRAM的数据其实是被保存在电容里的，所以每次读写过程中的充放电环节也导致了DRAM读写数据有一个延时的问题，这个延时通常为十几到几十ns。
内存可以被看作一个二维数组，每个存储单元都有其行地址和列地址。
由于SRAM的容量很小，所以存储单元的地址(行与列)比较短，可以被一次性传输到SRAM中。DRAM则需要分别传送行与列的地址。
SRAM的频率基本与CPU的频率保持一致，而DRAM的频率直到DDR4以后才开始接近CPU的频率。
3、Cache 是怎么使用的?
其实Cache 是被集成到CPU内部的一个存储单元(平时也被我们称为高速缓存)，由于其造价昂贵，并且存储容量远远不能满足CPU大量、高速存取的需求。
所以出于对成本的控制，在现实中往往采用金字塔形的多级Cache体系来实现最佳缓存效果。
于是出现了，一级Cache(L1 Cache)、二级Cache(L2 Cache)及三级Cache(L3 Cache)。每一级都牺牲了部分性能指标来换取更大的容量，目的也是存储更多的热点数据。
以Intel家族Intel SandyBridge架构的CPU为例：
L1 Cache容量为64KB，访问速度为1ns左右
L2Cache容量扩大4倍，达到256KB，访问速度则降低到3ns左右
L3 Cache的容量则扩大512倍，达到32MB，访问速度也下降到12ns左右(也比访问主存的105ns(40ns+65ns)快一个数量级)
L3 Cache是被一个Socket上的所有CPU Core共享的，其实最早的L3 Cache被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3 Cache受限于制造工艺，并没有被集成到CPU内部，而是被集成在主板上，如图：
从上图我们也能看出来，CPU如果要访问内存中的数据，则需要经过L1、L2、L3三道关卡，就是这三个Cache中都没有需要的数据，才会从主内存中直接进行读取。
最后我们来看下Intel Sandy Bridge CPU的架构图：
二、多核CPU与内存共享的问题
问题：Cache一致性问题
多核CPU共享内存的问题也被称为Cache一致性问题。
其实就是多个CPU核心看到的Cache数据应该是一致的，在某个数据被某个CPU写入自己的Cache(L1 Cache)以后，其他CPU都应该能看到相同的Cache数据。
如果在自己的Cache中有旧数据，则抛弃旧数据。
考虑到每个CPU都有自己内部独占的Cache，所以这个问题与分布式Cache保持同步的问题是同一类问题
目前业界公认的解决一致性问题的最佳方案就是Intel 的MESI协议了，大多数SMP架构都采用了这一方案。
解决方案：MESI
不知道大家还记得Cache Line 吗，就是我们常说的高速缓存中缓存条目里面的那个缓存行。
其实仔细想想，在进行I/O操作从来不以字节为单位，而是以块为单位，有两个原因：
I/O 操作比较慢，所以读一个字节与读连续N个字节的花费时间基本相同
数据访问一般都具有空间连续的特征
所以CPU针对Memory的读写也采用了类似于I/O块的方式
实际上，CPU Cache(高速缓存)里最小的存储单元就是Cache line(缓存行)，Intel CPU 的一个Cache Line存储64个字节。
每一级Cache都被划分为很多组Cache Line,典型的情况就是4条Cache Line为一组。
当Cache从Memory中加载数据时，一次加载一条Cache Line的数据
如图我们可以看到，每个Cache Line 头部都有两个Bit来标识自身状态，总共四种：
M(Modified)：修改状态，在其他CPU上没有数据的副本，并且在本CPU上被修改过，与存储器中的数据不一致，最终必然会引发系统总线的写指令，将Cache Line中的数据写回Memory中。
E(E__clusive)：独占状态，表示当前Cache Line中的数据与Memory中的数据一致，此外，在其他CPU上没有数据的副本。
S(Shared)：共享状态，表示Cache Line中的数据与Memory中的数据一致，而且当前CPU至少在其他某个CPU中有副本。
I(Invalid)：无效状态，在当前Cache Line中没有有效数据或者该Cache Line数据已经失效，不能再用;当Cache要加载新数据时，优先选择此状态的Cache Line，此外，Cache Line的初始状态也是I状态
在对Cache(高速缓存)的读写操作引发了Cache Line(缓存行)的状态变化，因而可以将其理解为一种状态机模型。
但MESI的复杂和独特之处在于状态有两种视角：
一种是当前读写操作(Local Read/Write)所在CPU看到的自身的Cache Line状态及其他CPU上对应的Cache Line状态
另一种是一个CPU上的Cache Line状态的变迁会导致其他CPU上对应的Cache Line状态变迁。
如下所示为MESI协议的状态转换图：
具体MESI的实现过程可以看我另一篇
计算机内存基础硬核知识篇3
一、电脑软硬件基础知识
1、CPU型号怎么看?
CPU是一台电脑的核心，而目前笔记本市场基本被Intel(英特尔)的CPU垄断。而Intel的CPU型号命名还算比较有规律。
以i7-6920HQ为例：
四位数的头一个数字是6指的是代际，也就是是英特尔第六代处理器。目前英特尔在市面上是4、5、6三代处理器并存。老于4代的处理器现在比较少见，一般也不推荐。
920是它的SKU值，可以理解为是一个编号。用来区分不同性能的CPU型号。
数字后面紧跟着的字母是H，代表的是处理器的功耗/性能类别。类似的有U(超低功耗15W)、M(仅出现在5代以前)、H(高性能35W/45W)。需要注意的是：功耗大不仅意味着更大的耗电量，也表示CPU的发热量越大。进而对笔记本的散热系统有更高的要求。所以主打高性能的笔记本(比如游戏本)，几乎没有轻薄、长续航的。
最后一个产品线后缀，有Q(四核处理器)、K(开放超频)两种情况。而双核、不可超频的处理器没有这个后缀，也是最常见的。
什么?看完了还是不懂怎么选?简单来说，如果你在乎功耗(省电)的话，代际越新越省电。比如6代比4代更省电。而在同一代中，U比H省电，而H又比HQ/HK省电。
2、关于电脑性能
如果你想了解性能的话，这就有些麻烦了。
诸如i7>i5>i3这样的说法，基本不靠谱。因为这种说法仅仅在同一代处理器，同一功耗级别下才成立。如果跨代、跨系列地比较，就会出现诸如i5-6300HQ性能强于i7-6600U、i3-6100H和i7-4610Y性能差不多，这样不太好理解的情况。所以光看型号判断性能真的是不太靠谱。为了方便起见，我推荐一个方便(但并非完全严谨)的方法给大家：查Passmark评分