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串行存在检测

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串行存在检测(英语:serial presence detect,缩写SPD[1]是一种访问内存模块有关信息的标准化方式。 早期的72 pin SIMM包括五个引脚,提供5位元并行存在检测(PPD)数据,而168 pin DIMM标准更改为串行存在检测,以编码更多信息。[2]

在普通的现代电脑开机时,它将进行一次加电自检(POST)。自从20世纪90年代中期以来,这个过程包括自动设定当前存在的硬件。SPD是一项内存硬件特性,可使电脑了解存在的内存以及访问内存要使用的时序

部分电脑可以完全自动地适应硬件变更。在大多数情况下,有一个特殊的可选步骤可以访问BIOS参数,得以查看并可能更改相关设定。有些电脑可以控制如何使用SPD中存储的数据——可以选择性的修改内存时序,乃至完全覆盖(忽视)SPD数据,详见超频

存储的信息[编辑]

对于支持SPD的内存模块,JEDEC标准要求在内存模块的一个EEPROM上的低128字节中存有特定参数。这些字节包括模块相关的时序参数、制造商、序列号及其他实用信息。利用内存的设备可以读取该信息来自动确定模块的关键参数。例如,SDRAM模块上的SPD数据可能提供有关CAS潜伏时间英语CAS latency的信息,使系统可以自动配置而无需用户干预。

SPD EEPROM采用SMBus访问,这是I²C协议的一个变种。这将模块上的通信引脚数量减少到两个:时钟信号和数据信号。EEPROM与RAM共享接地引脚,有自己的电源引脚,并有三个额外引脚(SA0-2)来标识该槽,用于将EEPROM分配到0x50-0x57范围内的唯一地址。通信线路不仅可以在8个内存模块之间共享,同一SMBus通常也用于主板上的系统健康监控任务,例如读取电源电压、CPU温度和风扇速度。

(如果没有写保护,SPD EEPROMs也响应I²C地址0x30–0x37。一个扩展使用0x18–0x1F地址访问可选的芯片上温度传感器。[3]

SDR SDRAM[编辑]

一个SDRAM模块,包含SPD数据(红圈)。

第一个SPD规范由JEDEC发布,并由英特尔加强,作为其PC100英语PC100内存规范的一部分。[4]指定的大多数值为二进码十进数形式。最重要的半字节英语Nibble可以包含10到15个值,并在某些情况下可以扩展到更高。在这种情况下, 1、2、3的编码用于编码16,17和18。最高的0的半字节被保留表示为“未定义”。

SPD ROM定义了最多三个DRAM时序,在字节18中用设置位指定了三个CAS延迟。首先是最高的CAS延迟(最快时钟),然后是两个降低时钟速度的较低的CAS延迟。

DDR2 SDRAM[编辑]

DDR2 SPD标准做了一些修改,但大致同上。一个显着变化是删除混乱且很少使用的有两个不同大小Rank的DIMM支持。

时间周期字段(字节9、23、25和49)以二进码十进数(BCD)编码,一些额外编码以十分位定义,以正确表示一些常见时序:

DDR3 SDRAM[编辑]

DDR3 SDRAM标准大幅修缮,简化了SPD内容布局。取代多个BCD编码的纳秒字段,一些“时基”单元被规定为高精度,并且各种时序参数被编码为基本单元的倍数。[5]此外,根据CAS延迟指定不同时序的做法已被删除,现在只有一组时序参数。

修订1.1使一些参数表示为“中等时基”值加上(带符号,-128 +127)“精细时基”校正。通常来说,中等时基为1/8 ns(125 ps),精细时基为1、2,5或5 ps。为了与缺少校正的早期版本兼容,中等时间基数通常向上取整,并且校正为负。以这种方式工作的值为:

模块的存储容量可以从字节4、7和8计算。模块宽度(字节8)除以每个芯片的位数(字节7)得出每个rank的芯片数量。然后可以乘以每个芯片的容量(字节4)和模块上芯片的Rank数量(通常为1或2,从字节7)。

DDR4 SDRAM[编辑]

扩展[编辑]

JEDEC标准仅规定了部分SPD字节。真正关键的数据放在了前64个字节[6][7][8][9][10],而其余部分则由制造商标定。然而,通常提供的EEPROM为256字节。剩余空间目前已有一些用途。

增强性能配置(EPP)[编辑]

内存通常在SPD ROM中附有保守的时序建议,以确保在所有系统上基本功能运行正常。爱好者通常会花费很多时间来手动调整内存时序以提高速度。

增强性能配置文件是一项SPD扩展,由NvidiaCorsair开发,其中包含使DDR2 SDRAM以更高性能运行的额外信息,例如JEDEC SPD规范中不包括的供电电压和命令时序信息。EPP信息存储在同一个EEPROM中,不过字节在99-127,属于DDR2 SPD标准中的未使用区域。[11]

这些参数专为nForce 5nForce 6nForce 7芯片组上的内存控制器设计。Nvidia鼓励在BIOS为其高端主板芯片组支持EPP。此能旨在提供“一键超频”,以最小的努力取得更佳性能。

Nvidia为性能和稳定性得到认证的EPP内存提供的名称是“SLI-Ready 内存”。[12]术语“SLI-Ready 内存”引起了一些混乱,因为这与NVIDIA SLI无关。用户可以使用单个视频卡(哪怕非Nvidia卡)搭配EPP/SLI内存,也可以在没有EPP/SLI内存的情况下运行多卡SLI视频配置。

其扩展版本EPP 2.0则支持DDR3内存。[13]

Extreme Memory Profile(XMP)[编辑]

与之类似的是,英特尔DDR3 SDRAM DIMM开发了一个JEDEC SPD扩展。它使用JEDEC未分配的字节176-255来编码更高性能的内存时序。中文也称“扩展内存配置”[14] 头部包含下列数据。其中最重要的是“中等时基”值MTB,它是一个合理的纳秒(常用值为1/8、1/12和1/16 纳秒)。之后的许多时序值都以整数个MTB单位表示。

头部还包括该配置文件旨在支持的每个内存通道的DIMM数量;更多的DIMM可能无法正常工作。

AMD也开发了一个SPD扩充集名为AMP,功用与XMP一样。[15]

供应商指定内存[编辑]

一种常见的滥用是将信息写入某些内存区域,以将特定供应商的内存模块绑定到特定系统。已知富士通技术解决方案英语Fujitsu Technology Solutions有这样做。向系统添加不同的内存模块通常会导致拒绝运行或其他反制措施(例如每次启动时需按F1)。

02 0E 00 01-00 00 00 EF-02 03 19 4D-BC 47 C3 46 ...........M.G.F
53 43 00 04-EF 4F 8D 1F-00 01 70 00-01 03 C1 CF SC...O....p.....

这是一个美光科技512 MB内存模块的输出,它的品牌是富士通西门子,注意“FSC”字符串。该系统BIOS拒绝从偏移128h开始没有此信息的内存模块。

读取和写入SPD信息[编辑]

内存模块制造商会将SPD信息写入模块上的EEPROM。主板BIOS则读取SPD信息来配置内存控制器。在大多数(但不是所有)主板芯片组中,存在多个能读取和修改SPD信息的程序。

使用eeprom编程器硬件和软件直接访问内存的EEPROM,可以直接读写SPD信息,而无需关心芯片组。

对于旧笔记本电脑来说,一种不太常见的用法是通用的SMBus读取器,因为BIOS可以在读取后禁用模块上的内部EEPROM,因此总线基本上可以使用[需要解释]。所用方法是将A0、A1线拉低,使内部存储器关闭,从而允许外部设备访问SMBus。完成此操作后,定制的Linux版本或DOS应用程序就可以访问外部设备。这样做的一个常见目的是从LCD面板的内存芯片中恢复数据,将通用面板改装为笔记本电脑专用。

在旧设备[编辑]

部分较旧的设备必需使用具有并行存在检测(常称为简单存在检测,或缩写PD)的SIMM。这些设备中部分使用非标准的PD编码,尤其是如IBM计算机、惠普LaserJet,及其他一些打印机。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ JEDEC发布DDR3串行存在检测规格文档. EDN电子技术设计. 2011-09-05 [2017-05-07]. (原始内容存档于2019-02-21). 
  2. ^ Thomas P. Koenig; Nathan John, Serial Presence Detection poised for limelight, Electronic News, 1997-02-03, 43 (2153) [2017-05-07], (原始内容存档于2015-05-03) 
  3. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.4 "Definition of the TSE2002av Serial Presence Detect (SPD) EEPROM with Temperature Sensor (TS) for Memory Module Applications"
  4. ^ Application note INN-8668-APN3: SDRAM SPD Data Standards页面存档备份,存于互联网档案馆), memorytesters.com
  5. ^ Understanding DDR3 Serial Presence Detect (SPD) Table. [2017-05-07]. (原始内容存档于2015-12-22). 
  6. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.2.4页面存档备份,存于互联网档案馆) "SPDs for DDR SDRAM"
  7. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.2.10页面存档备份,存于互联网档案馆) "Specific SPDs for DDR2 SDRAM"
  8. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.2.11 "Serial Presence Detect (SPD) for DDR3 SDRAM Modules"
  9. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.2页面存档备份,存于互联网档案馆) "SERIAL PRESENCE DETECT STANDARD, General Standard"
  10. ^ JEDEC Standard 21-C section 4.1.2.5页面存档备份,存于互联网档案馆) "Specific PDs for Synchronous DRAM (SDRAM)"
  11. ^ DDR2 UDIMM Enhanced Performance Profiles Design Specification (PDF), Nvidia, 2006-05-12 [2009-05-05], (原始内容存档 (PDF)于2020-02-21) 
  12. ^ SLI-Ready Memory with Enhanced Performance Profiles One-Click Hassle-Free Memory Performance Boost (PDF). [2017-05-07]. (原始内容存档 (PDF)于2020-02-21). 
  13. ^ Enhanced Performance Profiles 2.0页面存档备份,存于互联网档案馆) (pages 2–3)
  14. ^ Intel Extreme Memory Profile (Intel XMP) DDR3 Technology (PDF). [2017-05-07]. (原始内容存档 (PDF)于2010-01-05). 
  15. ^ AMD 平台也有 XMP 記憶體超頻,這是怎麼一回事?. [2018-06-11]. (原始内容存档于2020-11-05). 
  16. ^ dmidecode: What's it good for?. [2017-05-07]. (原始内容存档于2011-05-22). 
  17. ^ decode-dimms Perl program. [2017-05-07]. (原始内容存档于2008-12-02). 
  18. ^ I2CTools – lm-sensors. Lm-sensors.org. [2014-08-14]. (原始内容存档于2012-03-11). 
  19. ^ HWiNFO32. [2017-05-07]. (原始内容存档于2020-12-11). 

外部链接[编辑]