内存和CPU频率匹配方法的探讨.docx
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内存和CPU频率匹配方法的探讨
内存和CPU频率匹配方法的探讨
1. CPU频率的概念 ………………………………………1
2. 前端总线的概念 ……………………………………2
3. 各种内存频率的名称辨析 …………………………2
4. 内存的类别和属性 ………………………………… 2
5. Intel平台内存和CPU同步的条件……………………3
6. FSB带宽和内存带宽相匹配条件………………………4
7．Intel平台的内存异步设置方法 ………………………4
8. AMD平台的内存实际频率的计算方法 …………………6
9. 关于双通道内存技术…………………………………8
10.小结 …………………………………………………11
11.后记 …………………………………………………11
关于内存与CPU搭配的问题，是电脑爱好者最关心的问题之一。
怎样搭配？
在网上有成百上千篇文章，把人给看得眼花缭乱，如果不仔细分析判断，很难辨别哪个是正确的，哪个是错误的。
据我分析，形成这种局面的原因有多种：
一是CPU的外频跟前端总线的频率经常混用，有时还把前端总线跟HT总线也混同；二是三种内存（SDRAM、DDR1SDRAM、DDR2SDRAM）的特性不同，但是，经常被混同、混用；三是因为同一个频率有多种名称，各种名称经常被混用；四是Intel的CPU和AMD的CPU特性不同，它们跟内存的搭配方法也不相同，但是经常被混同；五是AMD的K8以前的CPU跟K8及以后的CPU特性不同，经常被混同；六是各个主板厂商对内存的设置经常采用不同的方法和名称，容易使人迷惑；七是文章写作年代不予注明，不知道说的是哪个年代的、用的是什么型号的内存；八是写作者的水平参差不齐，鱼龙混杂，有时很难辨别孰是孰非。
因此，我在学习内存知识时，还真的花了不少时间。
因为看得多了，想得也多了，当然，也会萌生一些个人的见解。
为了巩固我的学习成果，我作了此小结备忘。
当然也希望给同是“菜鸟”的网友们以参考，更欢迎“大侠”们指正。
1. CPU频率的概念
CPU的频率就是我们常说的电脑的速度，非常重要。
但是，CPU本身只是一个芯片，不会产生频率，频率是电脑的主板外加给它的。
它的主频是它能正常工作的频率，如果频率太高，即对它作过度超频使用时，它会“罢工”甚至被烧坏的。
CPU的主频等于外频（CPUHostFrequency）乘以倍频（Multiplier），即有
主频＝外频×倍频
其实，倍频并不是频率，只是一个倍数，倍频器是设在CPU中的。
外频是计算机主板上的频率发生器产生的，是计算机的时钟标准，也称为系统时钟频率。
例如一个CPU的倍频器的倍数是10,加给它的外频是200MHz时，这个CPU的主频就等于
200MHz×10=2000MHz=2.0GHz
2. 前端总线的概念
前端总线（FSB）是CPU跟主板上的北桥（NorthBridge）相联系的总线，它的频率表示了CPU和外界（内存、AGP总线、PCI总线等）数据传输的速度。
在Pentium4出现之前，前端总线频率与外频是一样的。
但是，随着电脑技术的不断发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此，前端总线跟外频有所不同了。
在Intel平台，前端总线的频率是外频的4倍；在AMD平台，前端总线频率是外频的2倍。
自从AMDK8出现之后，AMD把内存控制器集成在CPU的内部了，CPU和内存的联系也就不再经过FSB和北桥了，前端总线不再存在。
但是，在Intel平台，前端总线依然存在。
尽管如此，人们还是经常把前端总线跟外频混同，直至现在。
3.各种内存频率的名称辨析
网上、主板说明书上甚至CPU-Z上，对电脑各种频率叫法多种多样，很不统一，因此需要大概梳理一下：
核心频率（CoreFrequency）：
也称内存的真实频率或极限频率，是指内存芯片能够承受的极限频率，如果加给它的频率超过这个数字较多（内存过超频），它就会拒绝工作，最常见的反映就是“蓝屏”。
时钟频率（ClockFrequency）:
是指内存的实际工作频率。
对这个频率的称呼有许多种，例如，内存频率、工作频率、运行频率、总线频率、DRAM频率等。
在港台还称其为时脉。
在不少场合还把频率称为“速度”。
数据频率（DateFrequency）也称等效频率或传输频率。
为了不造成混乱，本文对内存的频率只保留核心频率、时钟频率和数据频率三个名称。
但是，在一些不会引起误解，而且和主题贴切的场合，也可能会把时钟频率称为“运行频率”、“工作频率”和“总线频率”等。
4.内存的类别和属性
对普通用户来说，内存有三种：
SDRAM内存、DDRSDRAM内存（也称DDR或DDR1）和DDR2SDRAM（简称DDR2）。
DDR3内存出现不久，还没有广泛应用。
SDRAM（同步动态随机存储器），即SynchronousDRAM，说它是“同步动态随机存储器”，就是说它的工作速度是与系统总线速度是同步的，它在一个时钟周期内只在上升沿传输一次数据，因此，这种内存的核心频率（Corefrequency）、时钟频率（Clockfreq.）和数据频率（Datafreq.）是一致的。
DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思，DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此，虽然其时钟频率和核心频率是相等的，但是，其数据频率却是翻了番的。
即有内存的核心频率、时钟频率和数据频率三者之比为1:
1:
2的关系。
DDR2则是在DDR内存的基础上，利用特殊技术可以处理的数据又比DDR高出了一倍。
即做到了内存的核心频率、时钟频率和数据频率三者之比为1:
2:
4。
这三种内存的频率特性和几个频率之间的关系见下表：
目前SDRAM、DDR1和DDR2-400都已经先后被淘汰出局了，但是，在旧电脑中，三种规格的内存依然存在着。
比如，我在2002年购置的IBM黑金刚，当时算是比较先进的，但是，它的内存却是SDRAM的，容量也只有128MB。
电脑的更新换代的速度真是太快了。
5.Intel平台内存和CPU同步的条件
为了保证内存安全工作，加给内存的频率不能太高；为了保证电脑的速度，加给内存的频率应该跟CPU的速度相匹配，不能过低，因此提出了内存同步（Synchronize）的要求，什么是内存同步？
在网上有各种说法，有的说：
“内存的频率等于外频就是内存同步”；也有的说：
“内存的时钟频率与外频相等就是内存同步”。
例如，当外频是133MHz时，对于支持SDRAM的主板，应该配以PC133内存；对于支持DDR1的主板，应该配以DDR266的内存。
这些说法当然是正确的。
但是，对于DDR2内存来说，如果再说：
“在Intel平台上，内存的时钟频率与外频相等就是内存同步”就有问题了。
例如，对于FSB=800MHz的CPU来说，它的外频等于200MHz，在这种情况下，配以DDR2-800才是同步的。
这就不是“内存的时钟频率等于外频”了，而是内存的时钟频率等于两倍外频才是内存同步了。
因此，我认为，为了把DDR2内存也包括进来，应该把同步条件改为“内存的核心频率等于外频就是内存同步”才是准确的。
当然也可以把DDR2跟SDRAM、DDR分开来说，比如可以说：
“当选择DDR2内存时，外频跟内存的时钟频率之比是1:
2时，就是内存同步”。
例1.当Intel生产的CPU的外频是200MHz时，如果配DDR内存，应该配什么型号的内存才是内存同步？
答：
对于DDR内存来说，其核心频率等于外频就是内存同步，核心频率是200MHz的内存是DDR-400，因此应该选择DDR-400的内存。
当然，也可以说：
“对于DDR内存来说，其时钟频率等于外频就是内存同步，因此，当外频是200MHz时，应该选择DDR-400的内存。
”
例2.当Intel生产的CPU的外频是200MHz时，如果配DDR2内存，应该配什么型号的内存才是内存同步？
答：
对于DDR2内存来说，其核心频率等于外频就是内存同步，核心频率是200MHz的内存是DDR2-800，因此应该选择DDR800的内存。
当然，也可以说：
“对于DDR2内存来说，外频与时钟频率的比为1:
2时就是内存同步，因此，当外频是200Mhz时，应该选择DDR-800的内存，因为DDR2-800内存的时钟频率是400MHz,跟外频是1:
2的关系。
”
在下表中，列出了在不同的外频条件下，如何选择内存的方法。
单从频率同步的角度看，把表中“双DDR”中的“双”字去掉也是内存同步的。
内存的合理选配表
注：
DDR内存的插槽跟DDR2内存的插槽是不相同的，应该选择什么内存，要根据主板来定。
6.FSB带宽和内存带宽相匹配条件
当选择内存时，除了内存同步的要求外，还有一个重要条件是要求内存的带宽最好和前端总线（FSB）的带宽相等。
如果内存的带宽小于FSB的带宽，则会增大CPU的等待时间；如果内存的带宽大于FSB，会形成内存资源的浪费。
对于支持DDR1的平台来说，如果外频是200MHz,单从内存同步的角度看，只要使用一个DDR-400就可以了，但是，因为FSB频率是外频的4倍，即为800MHz,带宽为800MHz×64b÷8b/B=6.4GB/s，而DDR-400的带宽仅为3.2GB/s。
所以，为了使内存的带宽跟FSB的带宽相匹配，就应该再增加一个同样的内存DDR-400，组成双通道运行。
对于支持DDR2的平台来说，如果外频是200MHz,只要配一个DDR2-800，既可以满足内存同步的要求，也可以满足带宽匹配的要求。
带宽是否匹配的条件，除了可以用计算带宽的方法判断外，从频率的角度看，只要内存的数据频率等于FSB的频率就是带宽匹配了。
例如,DDR2-800或双通道的DDR-400的数据频率都是800MHz,FSB的频率也是800MHz,这样搭配，就是最佳的搭配。
总之，如果加于内存的频率过高，其后果是“蓝屏”或电脑不稳定；加给内存的频率过低，是电脑频率资源的浪费。
带宽不匹配的后果也是资源的浪费。
既能满足内存同步，又能满足带宽匹配时，才是内存和CPU的最佳搭配。
7．Intel平台的内存异步设置方法
什么是内存异步？
为了实现某种需要，让内存工作在与外频不同的频率时，就称为内存异步（Asynchronize）。
所谓内存和CPU的搭配，实际上就是让内存的频率如何适应CPU频率的变化。
例如，当电脑的CPU外频由166MHz超频到200MHz以后，加于内存的频率也会跟着提升到200MHz，为了使内存能够继续工作，就可以利用内存异步技术，使加给内存的频率维持166MHz不变,或只有较小的变化。
当内存的频率高于CPU的频率时，一般不须经过专门设置，因为内存频率都是向下兼容的。
但是，如果你想使这个内存也能在较高频率运行时，也可以作内存异步设置，使内存也工作在较高的频率下，实现物尽其用。
内存异步都是在BIOS中进行设置的,当前的主板大都支持内存异步技术。
据作者归纳，设置方法有以下几种种，分述如下：
⑴直接规定内存频率的增减上限——有过“±33MHz”的规定，早期的内存异步技术就是采用这种解决方案。
例如，当P3处理器运行在100MHz外频下，通过BIOS设置，使内存可以异步运行在133MHz或66MHz两种频率下。
⑵规定分频比率的方法——即规定外频与内存时钟频率之比，并把这个比值称为分频系数（DRAMFrequencyRatio）。
分频系数的设置值多种多样，不同的主板有不同的设置值，例如有：
1：
1（同步）、1:
1.33、4:
3、4：
5、5:
4、12:
13等等。
分频系数大于1时是内存频率小于外频；分频系数小于1时是内存频率大于外频。
例如，当外频是200MHz时，如果在BIOS中你选择的分频系数是5:
4,那么通过内存的频率就是200MHz×4÷5=160MHz，相当DDR320。
如果你安装的内存是DDR333或DDR2-667，就正好匹配了（内存频率稍大一些，没有坏处）。
⑶设置内存的倍频（SystemMemoryMultiplier）——例如技嘉（GIGABYTE）p31主板就是这样设置的。
在BIOS的倍频选项有：
Auto（默认主板上实际安装的内存）、3.33、3、4+、2.5和2等。
当外频是200Mhz、实际安装的内存是DDR2-800时，如果你选倍频为“3.33”,那么在内存时钟频率（MemoryFrequency）项就会显示“800 667”,其中的“800”是你在主板上实际安装的DDR2-800;“667”就是告诉你：
异步到了DDR2-667的意思，即在内存中实际运行的时钟频率是333MHz，而不再是400MHz了。
⑷直接用内存型号表示——例如，华硕（ASUS）的P5E-VM主板BIOS设置的内存时钟频率（DRAMFrequency）选项有：
Auto、DDR2-667、DDR2-800、DDR2-834、DDR2-888、DDR2-1000、DDR2-1112和DDR2=1333等8个选项，你打算使内存异步到什么程度，直接把相对应的型号选上就可以了，简单明了。
但是，你也只能在这个范围内选。
例3.在外频是200MHz、前端总线频率是800MHz的Intel平台的主板上安装了DDR2-800内存，当把外频超到250MHz时，内存的实际时钟频率是多少？
如果不想升级现有的内存，应该如何设置内存异步？
答：
从给定条件看，安装DDR2-800内存是满足内存同步条件（外频：
内存的时钟频率=1:
2）的，因为DDR2-800内存的时钟频率是400MHz。
当外频提升到250MHz时，内存的时钟频率也是同步提升的。
此时内存的时钟频率为250MHz×2=500MHz，相当DDR2-1000。
内存超频很多，理应把内存改用DDR2-1066才好。
如果还想使用现在的DDR2-800内存，可以做内存异步设置。
以技嘉p31主板为例说明如下：
在开机的开始，不停地点击“Del”键，以便进入BIOS→用上下方向键选择“MBIntelligentTweaker（频率/电压控制）”→回车后选“SystemMemoryMultiplier（SPD）记忆体倍频调整”→选择“3.33”,这时在“MemoryFrequency记忆体时脉调整”项就会出现”800 667”两组数字，其中的“800”就是你实际安装的内存DDR2-800；“667”就是异步的内存频率,即DDR2-667，时钟频率是333MHz,你的DDR2-800内存可以胜任愉快了，但是，速度也相应降下来了。
说明书中的“记忆体”和“时脉”是港台用语，分别是“内存”和“时钟频率”的意思。
8.AMD平台的内存实际频率的计算方法
在Intel平台上，内存控制器（MemoryController）是置于北桥（NorthBridge）内的，内存是通过前端总线（FSB）跟CPU联系的，因此，我们在上面计算Intel平台的内存频率时，是以外频为参照的。
而AMDCPU（K8及以后）的平台上，内存控制器是置于CPU内部的，因此，计算AMD平台的内存频率时，是以CPU的主频为参照的。
而且，在AMD平台，异步的计算方法跟同步的计算方法没有什么差别。
当你在BIOS中把内存频率（在BIOS中，“内存频率”就是指时钟频率，并且常用英文DRAMFrequency、MemoryFrequency或MemoryClockFrequency表示）设置成“Auto”或“BySPD”时，内存控制器会自动侦查到你安装在主板上的内存类型和参数，只要你安装的内存是该主板支持的，内存控制器会为你自动计算出在内存上实际运行的频率，你完全可以撒手不管它了。
如果你选择的内存的核心频率等于CPU的外频（比如当外频是200Mhz时，你选用DDR-400或DDR2-800），并且按这种方法设置（即让计算机把内存频率自动设置为你实际安装的内存频率时），实际上就是AMD平台的同步设置。
但是，跟Intel平台不同的是，在AMD平台，即使在这种同步设置下，其工作频率（即时钟频率）与标称值也可能有所差异。
例如，你在主频是2.2GHz、倍频是11的AMD平台安装上DDR2-800的内存时，内存的工作频率并不是400MHz,而是366MHz，这相当是DDR2-372内存。
为什么会出现这种情况，这跟AMD平台内存控制器设计的特殊计算方法有关,下面将作介绍。
在AMD平台上，做内存异步设置时，很少采用分频比的方法表示，大都是直接用内存的型号表示。
例如：
DDR400、DDR2-400、DDR2-533、DDR2-667、DDR2-800、DDR2-1066、DDR2-1333等。
在AMD平台，内存的实际工作是怎么计算的呢？
大概步骤如下：
⑴在BIOS中设置内存频率：
如果你实际安装在内存插槽上的内存的核心频率等于外频，而且在BIOS中设置内存频率时选择“Auto”或“BySPD”,这就意味着你做的是内存同步设置。
但是，因为在AMD平台中，内存的运行频率是取决于CPU主频的，因此，只有在内存的时钟频率能够整除CPU主频的情况下，内存的运行频率才跟它的标称频率相一致。
应该明确的是：
你在BIOS中设置的内存频率，可以跟实际安装在主板上的内存频率相同；也可以不相同。
如果你在BIOS中设置的频率低于或高于实际安装在内存插槽中的内存的频率时，这就是内存异步设置了。
不过，当前的DDR2内存超频的允许范围有限，所以，目前的主板大都没有高于主板内存频率的设置选项。
⑵计算分频系数：
首先计算出内存控制器自动设置的分频倍数DIV（Divider），也经常称为分频系数：
DIV=CPU的标称主频÷在BIOS中设置的内存时钟频率
如果DIV出现小数，则应该把它进位为整数，例如，将7.4进位为8。
这是为了保证内存的安全。
如果计算出来的DIV小数点后的数字很小，辨别不清是否该进位，就应该把除数（例如133）的小数点多取几位（例如取133.33333），再用计算器或计算机计算出这个DIV，就很容易辩别是否应该进位了。
如果计算出来的DIV小于5，则一律取为5。
这是一条重要规则。
但是，因为如今的CPU主频很高了，所以，这个规则往往被忽视。
这个DIV的计算值是固定在CPU内部的内存控制器上的，是不会因为主板的改变而改变的。
⑶计算内存的实际时钟频率：
知道了内存分频倍数后，内存的实际时钟频率用下式计算：
内存的实际时钟频率=CPU的实际主频÷内存的分频倍数
在计算时，务请注意“标称主频”和“实际主频”的区别。
如果你没有超频，两者才是相等的。
计算结果出来后，你就可以判断你所选择的内存是否合适了。
例4:
CPU是AMD速龙（Athlon）64 3200+,主频是2.0GHz，外频是200MHz时，如果打算选用DDR400的内存并在BIOS做这样的（Auto）设置时，问：
⑴分频倍数是多少？
⑵通过内存的实际频率是多少？
解：
⑴因为CPU的主频等于2000MHz；DDR400的时钟频率等于400MHz/2=200MHz，所以，内存的分频倍数=2000MHz÷200MHz=10;
⑵因为在题中没有说超频了，所以，通过内存的实际时钟频率=2000MHz÷10=200MHz，即内存的实际工作是200MHz，因此，安装DDR400内存是内存的同步状态。
例5.CPU是闪龙3200+,主频是1.8GHz，主板外频是200MHz时，如果选用DDRⅡ800的内存时，问：
⑴分频倍数数是多少？
⑵通过内存的实际时钟频率是多少？
解：
⑴分频系数DIV=1800MHz÷400MHz=4.5，应向上取为5;
⑵因为题中没有说超频了，所以，通过内存的实际时钟频率=1800MHz÷5=360MHz。
即将内存降格使用为DDR2-720了。
因为内存的频率是向下兼容的，所以，这样配置也是可以的，而且也可以认为内存运行在同步状态。
例6.某AMD的CPU标称主频是2.0GHz，外频是200MHz时，BIOS中设定的内存是DDR2-800。
如果将外频超到250MHz时，如何选择内存？
解：
⑴分频倍数DIV=2000MHz÷（800MHz÷2）=5.0;
⑵当外频提升到250MHz时，实际主频是250MHz×10=2500MHz，所以通过内存的实际时钟频率=2500MHz÷5=500MHz，因为这个频率是时钟频率，它乘以2就是内存的数据频率，对应的是DDR2-1000。
因此，在这种情况下，DDR2-800是超频使用了，可能使电脑运行不稳定，应该更换为DDR2-1000内存才好。
如果不想更换现在安装在主板上的DDR2-800内存，也可以做内存异步设置。
方法是把BIOS中的内存频率设置得低一点，比如设置为DDR2-667，这样，DIV=2000MHz÷333MHz=6。
超频后的实际主频是250MHz×10=2500MHz，通过内存的实际时钟频率将是2500MHz÷6=416MHz，如果你现在安装的DDR2-800内存体质好的话，这样小的频率“过载”，应该是可以承受得了的。
如果你还不放心，还可以在BIOS中把内存频率设置得再低一点，比如设置成DDR2-533，这时DIV=2000MHz÷266MHz=7.5，应该进位取为8。
这样，CPU的主频超频到2500MHz后，内存的时钟频率就是2500MHz÷8=312.5MHz，相当DDR2-625，这样一来，你安装在主板上的DDR2-800内存工作得轻闲多了。
不过，这是用牺牲内存的速度换来的。
下表是我根据上述推理计算出来的一个表，它是说明BIOS中设置的内存频率（DRAMFrequency或MemoryFrequency）跟内存实际工作频率的关系的。
表中的“分频”是指我们上面说的分频倍数DIV；时钟频率就是该内存的实际运行频率，前题是没有超频。
表中用红字表示的分频数和时钟频率数，表示计算出来的DIV小于5，是内存控制器把它进为5的。
上述三个例题中不超频时的答案都可以从表中直接查出来。
但是，有超频情况时，该表中的分频系数（“分频”）还是可用的，只需用它除以超频后的主频即可得到内存的工作频率。
这个方法我们在例3中已经用过了。
在AMD平台的BIOS中设置频率的效果表
注：
从表中可以看出：
如果在BIOS中设置的时钟频率能够整除主频的话，则内存的频率得以充分利用（表中用蓝色加粗的频率数字），否则的话，内存的工作频率会有所降低。
这是内存控制器的设置，是为了保护内存不被超频的缘故。
例8.在AMD平台的主频是1.6GHz，处理器的倍频是8，当在BIOS中设置的内存频率是DDR333时，内存的工作频率是多少？
答：
DIV=1600MHz/166.66=9.6，取为10，因此内存的运行频率是1600MHz÷10=160MHz，相当是DDR320。
这个举例说明：
如果内存的时钟频率不能整除CPU的主频时，内存不能跟CPU完全同步。
9.关于双通道内存技术
制造CPU的工艺水平不断提高，CPU频率的提升速度很快，但是，制造内存的工艺水平却不能同步提高，因此内存的速度却始终是落后于CPU的。
例如在几年以前，FSB的频率已经达到800MHz了，而内存的频率一直不能突破DDR-400。
从内存同步的角度看，DDR-400内存配FSB为800MHz的CPU是同步的。
可是，从带宽匹配的角度看，则是不匹配的。
因此就出现了双通道内存技术。
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