串列存在檢測

串列存在檢測(英語:serial presence detect,縮寫SPD)是一種訪問記憶體模組有關信息的標準化方式。 早期的72針SIMM包括五個引腳,提供5比特並行存在檢測(PPD)數據,而168針DIMM標準更改為串列存在檢測,以編碼更多信息。

簡介

串列存在檢測(英語: serial presence detect,縮寫 SPD)是一種訪問記憶體模組有關信息的標準化方式。 早期的72針SIMM包括五個引腳,提供5比特 並行存在檢測(PPD)數據,而168針DIMM標準更改為 串列存在檢測,以編碼更多信息。

在普通的現代計算機開機時,它將進行一次加電自檢(POST)。自從20世紀90年代中期以來,這個過程包括自動配置當前存在的硬體。SPD是一項記憶體硬體特性,可使計算機了解存在的記憶體以及訪問記憶體要使用的時序。

部分計算機可以完全自動地適配硬體變更。在大多數情況下,有一個特殊的可選步驟可以訪問BIOS參數,得以查看並可能更改相關設定。有些計算機可以控制如何使用SPD中存儲的數據——可以選擇性的修改記憶體時序,乃至完全覆蓋(忽視)SPD數據,見超頻。

存儲的信息

對於支持SPD的記憶體模組,JEDEC標準要求在記憶體模組的一個EEPROM上的低128位元組中存有特定參數。這些位元組包括模組相關的時序參數、製造商、序列號及其他實用信息。利用記憶體的設備可以讀取該信息來自動確定模組的關鍵參數。例如,SDRAM模組上的SPD數據可能提供有關CAS潛伏時間的信息,使系統可以自動配置而無需用戶干預。

SPD EEPROM採用SMBus訪問,這是I²C協定的一個變種。這將模組上的通信引腳數量減少到兩個:時鐘信號和數據信號。EEPROM與RAM共享接地引腳,有自己的電源引腳,並有三個額外引腳(SA0-2)來標識該槽,用於將EEPROM分配到0x50-0x57範圍內的唯一地址。通信線路不僅可以在8個記憶體模組之間共享,同一SMBus通常也用於主機板上的系統健康監控任務,例如讀取電源電壓、CPU溫度和風扇速度。

(如果沒有防寫,SPD EEPROMs也回響I²C地址0x30–0x37。一個擴展使用0x18–0x1F地址訪問可選的晶片上溫度感測器。)

SDR SDRAM

第一個SPD規範由JEDEC發布,並由英特爾加強,作為其PC100記憶體規範的一部分。指定的大多數值為二進碼十進數形式。最重要的半位元組可以包含10到15個值,並在某些情況下可以擴展到更高。在這種情況下, 1、2、3的編碼用於編碼16,17和18。最高的0的半位元組被保留表示為“未定義”。

SPD ROM定義了最多三個DRAM時序,在位元組18中用設定位指定了三個CAS延遲。首先是最高的CAS延遲(最快時鐘),然後是兩個降低時鐘速度的較低的CAS延遲。

DDR2 SDRAM

DDR2 SPD標準做了一些修改,但大致同上。一個顯著變化是刪除混亂且很少使用的有兩個不同大小Rank的DIMM支持。

時間周期欄位(位元組9、23、25和49)以二進碼十進數(BCD)編碼,一些額外編碼以十分位定義,以正確表示一些常見時序:

DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM標準大幅修繕,簡化了SPD內容布局。取代多個BCD編碼的納秒欄位,一些“時基”單元被規定為高精度,並且各種時序參數被編碼為基本單元的倍數。此外,根據CAS延遲指定不同時序的做法已被刪除,現在只有一組時序參數。

修訂1.1使一些參數表示為“中等時基”值加上(帶符號,-128 +127)“精細時基”校正。通常來說,中等時基為1/8 ns(125 ps),精細時基為1、2,5或5 ps。為了與缺少校正的早期版本兼容,中等時間基數通常向上取整,並且校正為負。以這種方式工作的值為:

模組的存儲容量可以從位元組4、7和8計算。模組寬度(位元組8)除以每個晶片的位數(位元組7)得出每個rank的晶片數量。然後可以乘以每個晶片的容量(位元組4)和模組上晶片的Rank數量(通常為1或2,從位元組7)。

擴展

JEDEC標準僅規定了部分SPD位元組。真正關鍵的數據放在了前64個位元組,而其餘部分則由製造商標定。然而,通常提供的EEPROM為256位元組。剩餘空間目前已有一些用途。

增強性能配置(EPP)

記憶體通常在SPD ROM中附有保守的時序建議,以確保在所有系統上基本功能運行正常。愛好者通常會花費很多時間來手動調整記憶體時序以提高速度。

增強性能配置檔案是一項SPD擴展,由Nvidia和Corsair開發,其中包含使DDR2 SDRAM以更高性能運行的額外信息,例如JEDEC SPD規範中不包括的供電電壓和命令時序信息。EPP信息存儲在同一個EEPROM中,不過位元組在99-127,屬於DDR2 SPD標準中的未使用區域。

這些參數專為nForce 5、nForce 6和nForce 7晶片組上的記憶體控制器設計。Nvidia鼓勵在BIOS為其高端主機板晶片組支持EPP。此能旨在提供“一鍵超頻”,以最小的努力獲取更佳性能。

Nvidia為性能和穩定性得到認證的EPP記憶體提供的名稱是“SLI-Ready 記憶體”。術語“SLI-Ready 記憶體”引起了一些混亂,因為這與NVIDIA SLI無關。用戶可以使用單個視頻卡(哪怕非Nvidia卡)搭配EPP/SLI記憶體,也可以在沒有EPP/SLI記憶體的情況下運行多卡SLI視頻配置。

其擴展版本EPP 2.0則支持DDR3記憶體。

Extreme Memory Profile(XMP)

與之類似的是,英特爾為DDR3 SDRAMDIMM開發了一個JEDEC SPD擴展。它使用JEDEC未分配的位元組176-255來編碼更高性能的記憶體時序。中文也稱“擴展記憶體配置”頭部包含下列數據。其中最重要的是“中等時基”值MTB,它是一個合理的納秒(常用值為1/8、1/12和1/16 納秒)。之後的許多時序值都以整數個MTB單位表示。

頭部還包括該配置檔案旨在支持的每個記憶體通道的DIMM數量;更多的DIMM可能無法正常工作。

AMD也開發了一個SPD擴展集名為AMP,功用與XMP一樣。

供應商指定記憶體

一種常見的濫用是將信息寫入某些記憶體區域,以將特定供應商的記憶體模組綁定到特定系統。已知富士通技術解決方案有這樣做。向系統添加不同的記憶體模組通常會導致拒絕運行或其他反制措施(例如每次啟動時需按F1)。

02 0E 00 01-00 00 00 EF-02 03 19 4D-BC 47 C3 46 ...........M.G.F53 43 00 04-EF 4F 8D 1F-00 01 70 00-01 03 C1 CF SC...O....p.....

這是一個美光科技512 MB記憶體模組的輸出,它的品牌是富士通西門子,注意“FSC”字元串。該系統BIOS拒絕從偏移128h開始沒有此信息的記憶體模組。

讀取和寫入SPD信息

記憶體模組製造商會將SPD信息寫入模組上的EEPROM。主機板BIOS則讀取SPD信息來配置記憶體控制器。在大多數(但不是所有)主機板晶片組中,存在多個能讀取和修改SPD信息的程式。

•dmidecode程式可以解碼記憶體(及其他)有關信息,可以在Linux、FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、BeOS、Cygwin和Solaris上運行。dmidecode不直接訪問SPD信息;它會報告有關記憶體的BIOS數據。此信息可能受限或不正確。

•在Linux系統上,用戶空間程式decode-dimms可以以i2c-tools解碼和印出計算機中任何有SPD信息的記憶體信息。它需要核心中支持SMBus控制器、EEPROM核心驅動,並且SPD EEPROM已連線到SMBus。在舊的Linux發行版上,decode-dimms.pl作為lm_sensors的一部分可用。

•OpenBSD自4.3版本起包含驅動程式spdmem(4)來提供有關記憶體模組的信息。該驅動程式從NetBSD移植(自5.0版本可用)。

•Coreboot讀取和使用SPD信息來初始計算機中的所有記憶體控制器的時序、大小及其他屬性。

•Windows上使用如HWiNFO32、CPU-Z或Speccy軟體可以讀取和顯示SPD中的DRAM模組信息。

使用eeprom編程器硬體和軟體直接訪問記憶體的EEPROM,可以直接讀寫SPD信息,而無需關心晶片組。

對於舊筆記本電腦來說,一種不太常見的用法是通用的SMBus讀取器,因為BIOS可以在讀取後禁用模組上的內部EEPROM,因此匯流排基本上可以使用。所用方法是將A0、A1線拉低,使內部存儲器關閉,從而允許外部設備訪問SMBus。完成此操作後,定製的Linux版本或DOS應用程式就可以訪問外部設備。這樣做的一個常見目的是從LCD面板的記憶體晶片中恢複數據,將通用面板改裝為筆記本電腦專用。

在舊設備

部分較舊的設備必需使用具有 並行存在檢測(常稱為簡單存在檢測,或縮寫PD)的SIMM。這些設備中部分使用非標準的PD編碼,尤其是如IBM計算機、惠普LaserJet,及其他一些印表機。

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