内存映射文件的工作原理及使用方法

一、引言

WIN32 API为我们提供了一种进行文件操作的高效途径，即内存映射文件。内存映射文件允许我们在WIN32进程的虚拟地址空间中保留一段内存区域，把目标文件映射到这段虚拟内存之中。我们可以用存取内存数据的方式直接操作文件中的数据，就好像这些数据放在内存中一样。而实际上，我们并没有、也不需要调用API函数来读写文件，更不需要自己提供任何缓冲算法，操作系统将会为我们完成这些工作。使用内存映射文件能给程序开发工作提供极大的方便，程序的运行效率也非常高。

内存映射文件在Windows NT和Windows95中的实现机制略有不同，下面主要介绍Windows95下内存映射文件的工作原理及使用方法。

二、Windows95如何管理WIN32进程的内存空间

内存映射文件的实现与Windows95的内存管理有密切的关系，因此先讨论一下Windows95在运行WIN32进程时的内存管理与划分。

在Windows3.x下，所有Windows应用程序共享单一的地址空间，任何进程都能够对这一空间中属于其他进程的内存进行读写操作，甚至可以存取操作系统本身的重要数据。在这种环境中，编写不当的应用程序或者带有恶意的应用程序，就可能破坏其他程序的数据或代码，使得系统运行不正常，严重时甚至会导致系统崩溃。

在实现了WIN32的操作系统Windows NT和Windows95中，每个WIN32进程拥有自己的地址空间，一个WIN32进程不能存取另一个进程地址空间的私有数据，两个进程可以用具有相同值的指针寻址，但所读写的只是它们各自的数据，这样就大大减少了进程之间的相互干扰，增强了系统的健壮性；另一方面，每个WIN32进程拥有4GB的地址空间，但并不代表它真正拥有4GB的实际物理内存，而只是操作系统利用CPU的内存分页功能提供的虚拟地址空间。在一般情况下，绝大多数虚拟地址并没有物理内存与之对应，在真正可以使用这些地址空间之前，还要由操作系统提供实际的物理内存。为虚拟地址提供实际物理内存的过程叫做“提交”(Commit)。在不同情况下，系统提交的物理内存的类型是不同的，可能是RAM，也可能是硬盘模拟的虚拟内存。

Windows95对WIN32进程地址空间的划分如下:

地址空间底部的4MB由Windows95用来维护与DOS和16位Windows的兼容性。理想情况下，WIN32进程应该不能访问这段内存，但由于实现上的困难，Windows95只能保护低端从0x00000000到0x00000FFF的4KB区域，这4KB区间用来捕获NULL指针。从0x80000000到0xBFFFFFFF的1GB空间由所有的WIN32进程共享，内存映射文件就使用这段地址空间。高端的1GB空间由Windows95自己使用，不像Windows NT那样，这段空间也没有受到保护，任何进程都可能破坏其中的数据。

三、内存映射文件的工作原理

内存映射文件分三种情况，第一种是可执行文件的内存映射，主要由Windows95自身使用；第二种是数据文件的内存映射；最后一种是借助于页面交换文件的内存映射。应用程序可以使用后面两种内存映射文件。

1、可执行文件的内存映射

Windows95在执行一个WIN32应用程序时使用内存映射文件，它为将要执行的EXE文件保留足够大的地址空间。一般情况下，这段空间是从WIN32进程的载入地址0x00400000开始，系统给这段空间提交的物理存储就是硬盘上的EXE文件本身。做好各项准备工作后，系统开始执行这个程序。刚开始，程序的代码并不在RAM中，执行程序入口的第一条指令时会产生一个页面异常，系统捕获到这个异常后，分配一块RAM，将其映射到0x00400000处，并把实际代码读入其中，然后继续执行。以后在执行到不在RAM中的代码时，同样会产生页面异常，从而系统有机会读入这些代码。系统以类似的方式处理WIN32DLL，只是DLL被映射到的地址空间是由所有WIN32进程共享的。

当用户运行同一个应用程序的第二个实例时，系统知道程序已经有一个实例了，EXE文件的代码和数据已经被读到RAM中，系统只需要把这段RAM再映射到新进程的地址空间就行了，这就实现了共享RAM中的代码和数据。事实上，这种共享只是针对只读数据，一旦出现进程改写自身代码和数据，操作系统会把被修改数据所在页面拷贝一份，分配给执行写操作的进程，从而避免了多个实例之间的相互干扰。

当然，操作系统执行一个WIN32应用程序的实际过程非常复杂，上面所描述的只是工作原理。我们可以用Softicefor Windows95来验证操作系统是以映射文件的方式来执行一个应用程序的：使用Wldr第一次调入一个应用程序如Notepad时，Softice被激活。它所列出的程序的入口代码处全是Invalid（无效），这表明将要执行的代码所在页面并不在RAM之中。按下F8，单步执行一条指令，屏幕上立刻列出了真正的程序指令，这是因为指令执行时首先产生了一个页面异常，操作系统在处理页面异常时，将代码读入RAM之中。Softice再次被激活时，就能看见刚读入的指令了。进一步检查还可以发现，系统每次只读一个页面(4KB)到RAM 中，以便尽量节约内存。我们再用Wldr调入Notepad的第二个实例，这一次Softice被激活后列出的入口代码不再是Invalid，而是真正的程序指令。由于Softice是系统级的调试器，用它修改内存中的应用程序时，操作系统并不做页面拷贝。我们将Notepad的入口代码做一点改动，然后再用Wldr调入第三个实例。这次可以发现，列出的入口代码是刚刚修改过的，而实际的EXE文件并无任何变化，这表明，操作系统把同一块RAM中的程序代码映射到多个进程的地址空间中，从而实现了共享RAM中的程序代码。

2、数据文件的内存映射

数据文件内存映射的工作原理与可执行文件的内存映射原理是一样的。首先把数据文件的一部分映射到虚拟地址空间（映射到的区域是在0x80000000－0xBFFFFFFF内），但不提交RAM，存取这段内存的指令同样会产生页面异常。操作系统捕获到这个异常后，分配一页RAM，并把它映射到当前进程发生异常的地址处，然后系统把文件中相应的数据读到这个页面中，继续执行刚才产生异常的指令。这就是应用程序自己不需要调用文件I/O函数的原因。

3、基于页面交换文件的内存映射

内存映射文件的第三种情况是基于页面交换文件的。一个WIN32进程可以利用内存映射文件在WIN32进程共享的地址空间中保留一块区域，这块区域与系统的页面交换文件相联系。

我们可以用它来存储临时数据，但更常见的用法是，利用它与其他WIN32进程进行通信。事实上，WIN32实现多进程间通信的各种方法都是通过内存映射文件来实现的，例如PostMessage()函数或SendMessage()函数，在内部都使用了内存映射文件。

四、使用内存映射文件的方法

1、利用内存映射文件进行文件I/O操作，进行文件I/O操作需要下面几个步骤:

步骤一：调用CreateFile()函数，以适当的方式创建或打开一个文件核心对象；

步骤二：把CreateFile()函数返回的文件句柄作为参数，传给CreateFileMapping()函数，由CreateFileMapping()函数创建一个文件映射核心对象的适当属性；

步骤三：创建了文件映射核心对象后，调用MapViewOfFile()函数，告诉系统把文件的哪一部分映射到进程的地址空间中，以何种方式映射；

步骤四：利用MapViewOfFile()函数返回的指针来使用文件数据；

步骤五：操作完毕后，调用UnmapViewOfFile()函数，告诉系统撤销对文件映射核心对象的映射；

步骤六：使用CloseHandle()函数关闭文件映射核心对象；

步骤七：使用CloseHandle()函数关闭文件核心对象；

各个API函数的详细说明请参考Windows95SDK或一些编程工具的联机帮助。

2、利用内存映射文件实现WIN32进程间的通信

在Windows95下，一个进程打开的文件映射对象的映射区对所有的WIN32进程都是可视的，并且映射区的地址对所有WIN32进程都是一样的。一个进程可以打开一个文件，创建文件映射核心对象，用MapViewOfFile()函数打开文件视图，然后将文件映射的地址传给另一个进程，第二个进程就可以读出文件中的数据。这种方法需要进行各进程间的同步，实现起来较困难。并且在Windows NT中，一个映射区在不同的WIN32进程空间中对应的地址不同，因此为了与Windows NT兼容，尽量不要使用这种方法。

第二种方法是两个进程使用同一文件映射核心对象，打开各自的视图，或者父进程把自己创建的文件映射核心对象继承给子进程使用。这种方法比较安全有效。

第三种方法是创建基于页面交换文件的内存映射对象。在调用CreateFileMapping()函数时，传递文件句柄为0xFFFFFFFF，系统就从页面交换文件中提交物理存储，然后进程之间按照第二种方法进行通信。这种方法不用事先准备一个特殊的文件，非常方便。(

RAM工作原理

RAM工作原理 实际的存储器结构由许许多多的基本存储单元排列成矩阵形式，并加上地址选择及读写控制等逻辑电路构成。当CPU要从存储器中读取数据时，就会选择存储器中某一地址，并将该地址上存储单元所存储的内容读走。 早期的DRAM的存储速度很慢，但随着内存技术的飞速发展，随后发展了一种称为快速页面模式(Fast Page Mode)的DRAM技术，称为FPDRAM。FPM内存的读周期从DRAM阵列中某一行的触发开始，然后移至内存地址所指位置的第一列并触发，该位置即包含所需要的数据。第一条信息需要被证实是否有效，然后还需要将数据存至系统。一旦发现第一条正确信息，该列即被变为非触发状态，并为下一个周期作好准备。这样就引入了“等待状态”，因为在该列为非触发状态时不会发生任何事情(CPU必须等待内存完成一个周期)。直到下一周期开始或下一条信息被请求时，数据输出缓冲区才被关闭。在快页模式中，当预测到所需下一条数据所放位置相邻时，就触发数据所在行的下一列。下一列的触发只有在内存中给定行上进行顺序读操作时才有良好的效果。 从50纳秒FPM内存中进行读操作，理想化的情形是一个以6-3-3-3形式安排的突发式周期(6个时钟周期用于读取第一个数据元素，接下来的每3个时钟周期用于后面3个数据元素)。第一个阶段包含用于读取触发行列所需要的额外时钟周期。一旦行列被触发后，内存就可以用每条数据3个时钟周期的速度传送数据了。 FP RAM虽然速度有所提高，但仍然跟不上新型高速的CPU。很快又出现了EDO RAM和SDRAM等新型高速的内存芯片。 介绍处理器高速缓存的有关知识 所谓高速缓存，通常指的是Level 2高速缓存，或外部高速缓存。L2高速缓存一直都属于速度极快而价格也相当昂贵的一类内存，称为SRAM(静态RAM)，用来存放那些被CPU频繁使用的数据，以便使CPU不必依赖于速度较慢的DRAM。 最简单形式的SRAM采用的是异步设计，即CPU将地址发送给高速缓存，由缓存查找这个地址，然后返回数据。每次访问的开始都需要额外消耗一个时钟周期用于查找特征位。这样，异步高速缓存在66MHz总线上所能达到的最快响应时间为3-2-2-2，而通常只能达到4-2-2-2。同步高速缓存用来缓存传送来的地址，以便把按地址进行查找的过程分配到两个或更多个时钟周期上完成。SRAM在第一个时钟周期内将被要求的地址存放到一个寄存器中。在第二个时钟周期内，SRAM把数据传送给CPU。由于地址已被保存在一个寄存器中，所以接下来同步SRAM就可以在CPU读取前一次请求的数据同时接收下一个数据地址。这样，同步SRAM 可以不必另花时间来接收和译码来自芯片集的附加地址，就“喷出”连续的数据元素。优化的响应时间在66MHz总线上可以减小为2-1-1-1。 另一种类型的同步SRAM称为流水线突发式(pipelined burst)。流水线实际上是增加了一个用来缓存从内存地址读取的数据的输出级，以便能够快速地访问从内存中读取的连续数据，而省去查找内存阵列来获取下一数据元素过程中的延迟。流水线对于顺序访问模式，如高速缓存的行填充(linefill)最为高效。 什么是ECC内存 ECC是Error Correction Coding或Error Cheching and Correcting的缩写，它代表具有自动纠错功能的内存。目前的ECC存储器一般只能纠正一位二进制数的错误。 Intel公司的82430HX芯片组可支持ECC内存，所以采用82430HX芯片的主板一般都可以安装使用ECC 内存，由于ECC内存成本比较高，所以它主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业计算机

关于VB内存映射文件的使用

VB内存映射文件的使用 引言 文件操作是应用程序最为基本的功能之一，Win32 API和MFC均提供有支持文件处理的函数和类，常用的有Win32 API的CreateFile()、WriteFile()、ReadFile()和MFC提供的CFile类等。一般来说，以上这些函数可以满足大多数场合的要求，但是对于某些特殊应用领域所需要的动辄几十GB、几百GB、乃至几TB的海量存储，再以通常的文件处理方法进行处理显然是行不通的。目前，对于上述这种大文件的操作一般是以内存映射文件的方式来加以处理的，本文下面将针对这种Windows核心编程技术展开讨论。 内存映射文件 内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，只是内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而非系统的页文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射，就如同将整个文件从磁盘加载到内存。由此可以看出，使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，这意味着在对文件进行处理时将不必再为文件申请并分配缓存，所有的文件缓存操作均由系统直接管理，由于取消了将文件数据加载到内存、数据从内存到文件的回写以及释放内存块等步骤，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。另外，实际工程中的系统往往需要在多个进程之间共享数据，如果数据量小，处理方法是灵活多变的，如果共享数据容量巨大，那么就需要借助于内存映射文件来进行。实际上，内存映射文件正是解决本地多个进程间数据共享的最有效方法。 内存映射文件并不是简单的文件I/O操作，实际用到了Windows的核心编程技术--内存管理。所以，如果想对内存映射文件有更深刻的认识，必须对Windows操作系统的内存管理机制有清楚的认识，内存管理的相关知识非常复杂，超出了本文的讨论范畴，在此就不再赘述，感兴趣的读者可以参阅其他相关书籍。 内存映射文件使用方法 1) 首先要通过CreateFile()函数来创建或打开一个文件内核对象，这个对象标识了磁盘上将要用作内 存映射文件的文件。 2)在用CreateFile()将文件映像在物理存储器的位置通告给操作系统后，只指定了映像文件的路径， 映像的长度还没有指定。为了指定文件映射对象需要多大的物理存储空间还需要通过 CreateFileMapping()函数来创建一个文件映射内核对象以告诉系统文件的尺寸以及访问文件的方式。 3)在创建了文件映射对象后，还必须为文件数据保留一个地址空间区域，并把文件数据作为映射到该 区域的物理存储器进行提交。由MapViewOfFile()函数负责通过系统的管理而将文件映射对象的全部或部分映射到进程地址空间。此时，对内存映射文件的使用和处理同通常加载到内存中的文件数据的处理方式基本一样。 4)在完成了对内存映射文件的使用时，还要通过一系列的操作完成对其的清除和使用过资源的释放。 这部分相对比较简单，可以通过UnmapViewOfFile()完成从进程的地址空间撤消文件数据的映像、通过CloseHandle()关闭前面创建的文件映射对象和文件对象。 内存映射文件相关函数 在使用内存映射文件时，所使用的API函数主要就是前面提到过的那几个函数，下面分别对其进行介绍：

全面教你认识内存参数

全面教你认识内存参数 内存热点 Jany 2010-4-28

内存这样小小的一个硬件，却是PC系统中最必不可少的重要部件之一。而对于入门用户来说，可能从内存的类型、工作频率、接口类型这些简单的参数的印象都可能很模糊的，而对更深入的各项内存时序小参数就更摸不着头脑了。而对于进阶玩家来说，内存的一些具体的细小参数设置则足以影响到整套系统的超频效果和最终性能表现。如果不想当菜鸟的话，虽然不一定要把各种参数规格一一背熟，但起码有一个基本的认识，等真正需要用到的时候，查起来也不会毫无概念。 内存种类 目前，桌面平台所采用的内存主要为DDR 1、DDR 2和DDR 3三种，其中DDR1内存已经基本上被淘汰，而DDR2和DDR3是目前的主流。 DDR1内存 第一代DDR内存 DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM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，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM 的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。 DDR2内存 第二代DDR内存

DDR2 是 DDR SDRAM 内存的第二代产品。它在 DDR 内存技术的基础上加以改进，从而其传输速度更快（可达800MHZ ），耗电量更低，散热性能更优良。 DDR3内存 第三代DDR内存 DDR3相比起DDR2有更低的工作电压，从DDR2的1.8V降落到1.5V，性能更好更为省电；DDR2的4bit 预读升级为8bit预读。DDR3目前最高能够1600Mhz的速度，由于目前最为快速的DDR2内存速度已经提升到800Mhz/1066Mhz的速度，因而首批DDR3内存模组将会从1333Mhz的起跳。 三种类型DDR内存之间，从内存控制器到内存插槽都互不兼容。即使是一些在同时支持两种类型内存的Combo主板上，两种规格的内存也不能同时工作，只能使用其中一种内存。 内存SPD芯片 内存SPD芯片

主板芯片和内存映射

astrotycoon 大道至简，贵在恒久力行

Diagram for modern motherboard. The northbridge and southbridge make up the chipset.

（补充: 北桥芯片用于与CPU、内存和AGP视频接口，这些接口具有很高的传输速率。北桥芯片还起着存储器控制作用，因此Intel把该芯片标号为MCH（Memory Controller Hub）芯片。南桥芯片用来管理低、中速的组件，例如，PCI总线、IDE硬盘接口、USB端口等，因此南桥芯片的名称为ICH（I/O Controller Hub）） As you look at this, the crucial thing to keep in mind is that the CPU doesn’t really know anything about what it’s connected to. It talks to the outside world through its pins bu t it doesn’t care what that outside world is. It might be a motherboard in a computer but it could be a toaster, network router, brain implant, or CPU test bench. There are thre e main ways by which the CPU and the outside communicate: memory address space, I/O address space, and interrupts. We only worry about motherboards and memory for now. 正如你所看到的，其实CPU是完全不知道自己与哪些外部器件相连接的。 CPU仅仅通过自己的引脚与外界沟通，而它并不关心自己是与什么设备在沟通。或许是另一台计算机的主板，或许是烤面包机，网络路由器，脑植入医疗设备，又或许是CPU测试仪。 CPU主要通过三种方式与外界通信：内存地址空间，IO地址空间，和中断。我们目前只关注主板和内存。 In a motherboard the CPU’s gateway to the world is the front-side bus connecting it to the northbridge. Whenever the CPU needs to read or write memory it does so via this b us. It uses some pins to transmit the physical memory address it wants to write or read, while other pins send the value to be written or receive the value being read. An Intel Core 2 QX6600 has 33 pins to transmit the physical memory address (so there are 233 choices of memory locations) and 64 pins to send or receive data (so data is transmitte d in a 64-bit data path, or 8-byte chunks). This allows the CPU to physically address 64 gigabytes of memory (233 locations * 8 bytes) although most chipsets only handle up to 8 gigs of RAM. CPU通过前端总线与北桥芯片连接，作为与外界通信的桥梁。无论何时，CPU都可以通过前端总线来读写内存。 CPU通过一些引脚来传送想要读写物理内存的地址，同时通过另一些引脚来发送将要写入内存的数据或者接收从内存读取到的数据。 Intel Core 2 QX6600 用33个引脚来传送物理内存地址（因此共有233 个内存地址），并且用64个引脚来发送或接收数据（所以数据在64位通道中传输，也就是8字节的数据块）。因此C PU可以访问64G的物理内存（233*8字节），尽管多数芯片组只能处理8G大小的物理内存。 Now comes the rub. We’re used to thinking of memory only in terms of RAM, the stuff programs read from and write to all the time. And indeed most of the memory requests from the processor are routed to RAM modules by the northbridge. But not all of them. Physical memory addresses are also used for communication with assorted devices on t he motherboard (this communication is called memory-mapped I/O). These devices include video cards, most PCI cards (say, a scanner or SCSI card), and also the flash mem ory that stores the BIOS. 那么现在的问题是，通常一提起内存我们仅仅联想到RAM，以为程序一直读写的就只是RAM。的确，绝大多数来自CPU的内存访问请求都被北桥芯片映射到了RAM。但是，注意，不是全部。物理内存同样可以用来与主板上的各种设备通信（这种通信方式被称为I/O内存映射）。这些设备包括显卡，大多数PCI卡（比如，扫描仪，或者是SCSI卡），也包括存储BIOS的flash存储器。 When the northbridge receives a physical memory request it decides where to route it: should it go to RAM? Video card maybe? This routing is decided via the memory addres s map. For each region of physical memory addresses, the memory map knows the device that owns that region. The bulk of the addresses are mapped to RAM, but when the y aren’t the memory map tells the chipset which device should service requests for those addresses. This mapping of memory addresses away from RAM modules causes the c lassic hole in PC memory between 640KB and 1MB. A bigger hole arises when memory addresses are reserved for video cards and PCI devices. This is why 32-bit OSes have pr oblems using 4 gigs of RAM. In Linux the file /proc/iomem neatly lists these address range mappings. The diagram below shows a typical memory map for the first 4 gigs of p hysical memory addresses in an Intel PC:

内存映射文件

内存映射文件： 内存映射文件有三种，第一种是可执行文件的映射，第二种是数据文件的映射，第三种是借助页面交换文件的内存映射.应用程序本身可以使用后两种内存映射. 1.可执行文件映射： Windows在执行一个Win32应用程序时使用的是内存映射文件技术.系统先在进程地址空间的0x00400000以上保留一个足够大的虚拟地址空间(0x00400000以下是由系统管理的),然后把应用程序所在的磁盘空间作为虚拟内存提交到这个保留的地址空间中去(我的理解也就是说，虚拟内存是由物理内存和磁盘上的页面文件组成的，现在应用程序所在的磁盘空间就成了虚拟地址的页面文件).做好这些准备后，系统开始执行这个应用程序，由于这个应用程序的代码不在内存中(在页面文件中),所以在执行第一条指令的时候会产生一个页面错误(页面错误也就是说，系统所访问的数据不在内存中),系统分配一块内存把它映射到0x00400000处，把实际的代码或数据读入其中(系统分配一块内存区域，把它要访问的在页面文件中的数据读入到这块内存中,需在注意是系统读入代码或数据是一页一页读入的),然后可以继续执行了.当以后要访问的数据不在内存中时，就可以通过前面的机制访问数据.对于Win32DLL的映射也是同样，不过DLL文件应该是被Win32进程共享的(我想应该被映射到x80000000以后，因为0x80000000-0xBFFFFFFF是被共享的空间). 当系统在另一个进程中执行这个应用程序时，系统知道这个程序已经有了一个实例，程序的代码和数据已被读到内存中，所以系统只需把这块内存在映射到新进程的地址空间即可，这样不就实现了在多个进程间共享数据了吗！然而这种共享数据只是针对只读数据，如果进程改写了其中的代码和数据，操作系统就会把修改的数据所在的页面复制一份到改写的进程中(我的理解也就是说共享的数据没有改变，进程改写的数据只是共享数据的一份拷贝，其它进程在需要共享数据时还是共享没有改写的数据)，这样就可以避免多个进程之间的相互干扰. 2.数据文件的内存映射： 数据文件的内存映射原理与可执行文件内存映射原理一样.先把数据文件的一部分映射到虚拟地址空间的0x80000000 - 0xBFFFFFFF,但没有提交实际内存(也就是说作为页面文件),当有指令要存取这段内存时同样会产生页面错误异常.操作系统捕获到这个异常后，分配一页内存，映射内存到发生异常的位置，然后把要访问的数据读入到这块内存，继续执行刚才产生异常的指令(这里我理解的意思是把刚才产生异常的指令在执行一次，这次由于数据已经映射到内存中，指令就可以顺利执行过去),由上面的分析可知，应用程序访问虚拟地址空间时由操作系统管理数据在读入等内容，应用程序本身不需要调用文件的I/O函数(这点我觉得很重要，也就是为什么使用内存映射文件技术对内存的访问就象是对磁盘上的文件访问一样). 3.基于页面交换文件的内存映射： 内存映射的第三种情况是基于页面交换文件的.一个Win32进程利用内存映射文件可以在进程共享的地址空间保留一块区域(0x8000000 - 0xBFFFFFFF),这块区域与系统的页面交换文件相联系.我们可以用这块区域来存储临时数据，但更常见的做法是利用这块区域与其他进程通信(因为0x80000000以上是系统空间，进程切换只是私有地址空间，系统空间是所有进程共同使用的),这样多进程间就可以实现通信了.事实上Win32多进程间通信都是使用的内存映射文件技术，如PostMessage()，SentMessage()函数，在内部都使用内存映射文件技术. 使用内存映射文件的方法： 1.利用内存映射文件进行文件I/O操作： CreateFile()-->CreateFileMapping()-->MapViewOfFile()......

DDR系列内存详解及硬件设计规范-Michael

D D R 系列系列内存内存内存详解及硬件详解及硬件 设计规范 By: Michael Oct 12, 2010 haolei@https://www.sodocs.net/doc/ba17853052.html,

目录 1.概述 (3) 2.DDR的基本原理 (3) 3.DDR SDRAM与SDRAM的不同 (5) 3.1差分时钟 (6) 3.2数据选取脉冲（DQS） (7) 3.3写入延迟 (9) 3.4突发长度与写入掩码 (10) 3.5延迟锁定回路（DLL） (10) 4.DDR-Ⅱ (12) 4.1DDR-Ⅱ内存结构 (13) 4.2DDR-Ⅱ的操作与时序设计 (15) 4.3DDR-Ⅱ封装技术 (19) 5.DDR-Ⅲ (21) 5.1DDR-Ⅲ技术概论 (21) 5.2DDR-Ⅲ内存的技术改进 (23) 6.内存模组 (26) 6.1内存模组的分类 (26) 6.2内存模组的技术分析 (28) 7.DDR 硬件设计规范 (34) 7.1电源设计 (34) 7.2时钟 (37) 7.3数据和DQS (38) 7.4地址和控制 (39) 7.5PCB布局注意事项 (40) 7.6PCB布线注意事项 (41) 7.7EMI问题 (42) 7.8测试方法 (42)

摘要： 本文介绍了DDR 系列SDRAM 的一些概念和难点，并分别对DDR-I/Ⅱ/Ⅲ的技术特点进行了论述，最后结合硬件设计提出一些参考设计规范。 关键字关键字：：DDR, DDR, SDRAM SDRAM SDRAM, , , 内存模组内存模组内存模组, , , DQS DQS DQS, DLL, MRS, ODT , DLL, MRS, ODT , DLL, MRS, ODT Notes : Aug 30, 2010 – Added DDR III and the PCB layout specification - by Michael.Hao

内存的物理结构和工作原理

内存的物理结构和工作原理 内存也叫主存，是PC系统存放数据与指令的半导体存储器单元，也叫主存储器（Main Memory），通常分为只读存储器（ROM-Read Only Memory）、随机存储器（RAM-Red Access Memory）和高速缓存存储器（Cache）。我们平常所指的内存条其实就是RAM，其主要的作用是存放各种输入、输出数据和中间计算结果，以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用。 下面是结构： 1、PCB板 内存条的PCB板多数都是绿色的。如今的电路板设计都很精密，所以都采用了多层设计，例如4层或6层等，所以PCB板实际上是分层的，其内部也有金属的布线。理论上6层PCB板比4层PCB板的电气性能要好，性能也较稳定，所以名牌内存多采用6层PCB板制造。因为PCB板制造严密，所以从肉眼上较难分辩PCB板是4层或6层，只能借助一些印在PCB板上的符号或标识来断定。 2、金手指 黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分，数据就是靠它们来传输的，通常称为金手指。金手指是铜质导线，使用时间长就可能有氧化的现象，会影响内存的正常工作，易发生无法开机的故障，所以可以隔一年左右时间用橡皮擦清理一下金手指上的氧化物。 3、内存芯片 内存的芯片就是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片组成的。 4、内存颗粒空位 5、电容 PCB板上必不可少的电子元件就是电容和电阻了，这是为了提高电气性能的需要。电容采用贴片式电容，因为内存条的体积较小，不可能使用直立式电容，但这种贴片式电容性能一点不差，它为提高内存条的稳定性起了很大作用。 6、电阻 电阻也是采用贴片式设计，一般好的内存条电阻的分布规划也很整齐合理。7、内存固定卡缺口：内存插到主板上后，主板上的内存插槽会有两个夹子牢固的扣住内存，这个缺口便是用于固定内存用的。 8、内存脚缺口 内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的（只有一侧有），二是用来区分不同的内存，以前的SDRAM内存条是有两个缺口的，而DDR则只有一个缺口，不能混插。 9、SPD SPD是一个八脚的小芯片，它实际上是一个EEPROM可擦写存贮器，这的容量有256字节，可以写入一点信息，这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等，以协调计算机系统更好的工作。从PC100时代开始，PC100规准中就规定符合PC100标准的内存条必须安装SPD，而且主板也可

详解内存工作原理及发展历程

详解内存工作原理及发展历程 RAM（Random Access Memory）随机存取存储器对于系统性能的影响是每个PC 用户都非常清楚的，所以很多朋友趁着现在的内存价格很低纷纷扩容了内存，希望借此来得到更高的性能。不过现在市场是多种内存类型并存的，SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM等等，如果你使用的还是非常古老的系统，可能还需要EDO DRAM、FP DRAM（块页）等现在不是很常见的内存。 虽然RAM的类型非常的多，但是这些内存在实现的机理方面还是具有很多相同的地方，所以本文的将会分为几个部分进行介绍，第一部分主要介绍SRAM 和异步DRAM（asynchronous DRAM），在以后的章节中会对于实现机理更加复杂的FP、EDO和SDRAM进行介绍，当然还会包括RDRAM和SGRAM等等。对于其中同你的观点相悖的地方，欢迎大家一起进行技术方面的探讨。 存储原理： 为了便于不同层次的读者都能基本的理解本文，所以我先来介绍一下很多用户都知道的东西。RAM主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用袋子盛米那么简单，更像是图书馆中用有格子的书架存放书籍一样，不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来，虽然都是书但是每本书是不同的。对于RAM等存储器来说也是一样的，虽然存储的都是代表0和1的代码，但是不同的组合就是不同的数据。 让我们重新回到书和书架上来，如果有一个书架上有10行和10列格子（每行和每列都有0-9的编号），有100本书要存放在里面，那么我们使用一个行的编号＋一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号87，

内存映射和普通文件访问的区别

在讲述文件映射的概念时, 不可避免的要牵涉到虚存(SVR 4的VM). 实际上, 文件映射是虚存的中心概念, 文件映射一方面给用户提供了一组措施, 好似用户将文件映射到自己地址空间的某个部分, 使用简单的内存访问指令读写文件；另一方面, 它也可以用于内核的基本组织模式, 在这种模式种, 内核将整个地址空间视为诸如文件之类的一组不同对象的映射. 中的传统文件访问方式是, 首先用open系统调用打开文件, 然后使用read, write以及lseek等调用进行顺序或者随即的I/O. 这种方式是非常低效的, 每一次I/O操作都需要一次系统调用. 另外, 如果若干个进程访问同一个文件, 每个进程都要在自己的地址空间维护一个副本, 浪费了内存空间. 而如果能够通过一定的机制将页面映射到进程的地址空间中, 也就是说首先通过简单的产生某些内存管理数据结构完成映射的创建. 当进程访问页面时产生一个缺页中断, 内核将页面读入内存并且更新页表指向该页面. 而且这种方式非常方便于同一副本的共享. VM是面向对象的方法设计的, 这里的对象是指内存对象: 内存对象是一个软件抽象的概念, 它描述内存区与后备存储之间的映射. 系统可以使用多种类型的后备存储, 比如交换空间, 本地或者远程文件以及帧缓存等等. VM系统对它们统一处理, 采用同一操作集操作, 比如读取页面或者回写页面等. 每种不同的后备存储都可以用不同的方法实现这些操作. 这样, 系统定义了一套统一的接口, 每种后备存储给出自己的实现方法. 这样, 进程的地址空间就被视为一组映射到不同数据对象上的的映射组成. 所有的有效地址就是那些映射到数据对象上的地址. 这些对象为映射它的页面提供了持久性的后备存储. 映射使得用户可以直接寻址这些对象. 值得提出的是, VM体系结构独立于Unix系统, 所有的Unix系统语义, 如正文, 数据及堆栈区都可以建构在基本VM系统之上. 同时, VM体系结构也是独立于存储管理的, 存储管理是由操作系统实施的, 如: 究竟采取什么样的对换和请求调页算法, 究竟是采取分段还是分页机制进行存储管理, 究竟是如何将虚拟地址转换成为物理地址等等(Linux中是一种叫Three Level Page Table的机制), 这些都与内存对象的概念无关. 下面介绍Linux中 VM的实现. 一个进程应该包括一个mm_struct(memory manage struct), 该结构是进程虚拟地址空间的抽象描述, 里面包括了进程虚拟空间的一些管理信息: start_code, end_code, start_data, end_data, start_brk, end_brk等等信息. 另外, 也有一个指向进程虚存区表(vm_area_struct: virtual memory area)的指针, 该链是按照虚拟地址的增长顺序排列的. 在Linux进程的地址空间被分作许多区(vma), 每个区(vma)都对应虚拟地址空间上一段连续的区域, vma是可以被共享和保护的独立实体, 这里的vma就是前面提到的内存对象. 下面是vm_area_struct的结构, 其中, 前半部分是公共的, 与类型无关的一些数据成员, 如: 指向mm_struct的指针, 地址范围等等, 后半部分则是与类型相关的成员, 其中最重要的是一个指向vm_operation_struct向量表的指针 vm_ops, vm_pos向量表是一组虚函数, 定义了与vma类型无关的接口. 每一个特定的子类, 即每种vma类型都必须在向量表中实现这些操作. 这里包括了: open, close, unmap, protect, sync, nopage, wppage, swapout这些操作. 1.struct vm_area_struct { 2./*公共的, 与vma类型无关的 */ 3.struct mm_struct * vm_mm;

内存映射文件

内存映射文件 内存映射文件是由一个文件到一块内存的映射。Win32提供了允许应用程序把文件映射到一个进程的函数(CreateFileMapping)。这样，文件内的数据就可以用内存读/写指令来访问，而不是用ReadFile和WriteFile这样的I/O系统函数，从而提高了文件存取速度。 这种函数最适用于需要读取文件并且对文件内包含的信息做语法分析的应用程序，如对输入文件进行语法分析的彩色语法编辑器，编译器等。把文件映射后进行读和分析，能让应用程序使用内存操作来操纵文件，而不必在文件里来回地读、写、移动文件指针。 有些操作，如放弃“读”一个字符，在以前是相当复杂的，用户需要处理缓冲区的刷新问题。在引入了映射文件之后，就简单的多了。应用程序要做的只是使指针减少一个值。 映射文件的另一个重要应用就是用来支持永久命名的共享内存。要在两个应用程序之间共享内存，可以在一个应用程序中创建一个文件并映射之，然后另一个应用程序可以通过打开和映射此文件把它作为共享的内存来使用。 VC++中使用内存映射文件处理大文件(1) 关键词：VC++ 内存映射 阅读提示：本文给出了一种方便实用的解决大文件的读取、存储等处理的方法，并结合相关程序代码对具体的实现过程进行了介绍。 引言 文件操作是应用程序最为基本的功能之一，Win32 API和MFC均提供有支持文件处理的函数和类，常用的有Win32 API的CreateFile()、WriteFile()、ReadFile()和MFC 提供的CFile类等。一般来说，以上这些函数可以满足大多数场合的要求，但是对于某些特殊应用领域所需要的动辄几十GB、几百GB、乃至几TB的海量存储，再以通常的文件处理方法进行处理显然是行不通的。目前，对于上述这种大文件的操作一般是以内存映射文件的方式来加以处理的，本文下面将针对这种Windows核心编程技术展开讨论。 内存映射文件 内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，只是内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而非系统的页文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射，就如同将整个文件从磁盘加载到内存。由此可以看出，使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，这意味着在对文件进行处理时将不必再为文件申请并分配缓存，所有的文件缓存操作均由系统直接管理，由于取消了将文件数据加载到内存、数据从内存到文件的回写以及释放内存块等步骤，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。另外，实际工程中的系统往往需要在多个进程之间共享数据，如果数据量小，处理方法是灵活多变的，如果共享数据容量巨大，那么就需要借助于内存映射文件来进行。实际上，内存映射文件正是解决本地多个进程间数据共享的最有效方法。 内存映射文件并不是简单的文件I/O操作，实际用到了Windows的核心编程技术--内存管理。所以，如果想对内存映射文件有更深刻的认识，必须对Windows操作系统的内存管理机制有清楚的认识，内存管理的相关知识非常复杂，超出了本文的讨论范畴，

DRAM内存原理.

DRAM内存原理 1. 内存基础 不管你信不信,RDRAM (Rambus、DDR SDRAM甚至是EDO RAM它们在本质上讲是一样的。RDRAM、DDR RAM、SDRAM、EDO RAM都属于 DRAM(Dynamic RAM,即动态内存。所有的DRAM基本单位都是由一个晶体管和一个电容器组成。请看下图: 上图只是DRAM一个基本单位的结构示意图:电容器的状态决定了这个DRAM 单位的逻辑状态是1还是0,但是电容的被利用的这个特性也是它的缺点。一个电容器可以存储一定量的电子或者是电荷。一个充电的电容器在数字电子中被认为是逻辑上的1,而“空”的电容器则是0。电容器不能持久的保持储存的电荷,所以内存需要不断定时刷新,才能保持暂存的数据。电容器可以由电流来充电——当然这个电流是有一定限制的,否则会把电容击穿。同时电容的充放电需要一定的时间,虽然对于内存基本单位中的电容这个时间很短,只有大约0.2-0.18微秒,但是这个期间内存是不能执行存取操作的。

DRAM制造商的一些资料中显示,内存至少要每64ms刷新一次,这也就意味着内存有1%的时间要用来刷新。内存的自动刷新对于内存厂商来说不是一个难题,而关键在于当对内存单元进行读取操作时保持内存的内容不变——所以DRAM单元每次读取操作之后都要进行刷新:执行一次回写操作,因为读取操作也会破坏内存中的电荷,也就是说对于内存中存储的数据是具有破坏性的。所以内存不但要每64ms 刷新一次,每次读操作之后也要刷新一次。这样就增加了存取操作的周期,当然潜伏期也就越长。 SRAM,静态(StaticRAM不存在刷新的问题,一个SRAM基本单元包括4个晶体管和2个电阻。它不是通过利用电容充放电的特性来存储数据,而是利用设置晶体管的状态来决定逻辑状态——同CPU中的逻辑状态一样。读取操作对于SRAM不是破坏性的,所以SRAM不存在刷新的问题。 SRAM不但可以运行在比DRAM高的时钟频率上,而且潜伏期比DRAM短的多。SRAM仅仅需要2到3个时钟周期就能从CPU缓存调入需要的数据,而DRAM 却需要3到9个时钟周期(这里我们忽略了信号在CPU、芯片组和内存控制电路之间传输的时间。前面也提到了,SRAM需要的晶体管的数目是DRAM 的4倍,也就是说成本比DRAM高至少是4倍,在目前的售价SRAM每M价格大约是DRAM的8倍,是RAMBUS内存的2到3倍。不过它的极短的潜伏期和高速的时钟频率却的确可以带来更高的带宽。 结构和功能(SDRAM 内存最基本的单位是内存“细胞”——也就是我们前面展示给大家DRAM 基本单元示意图所示的部分,下面我们对这个部分通称为DRAM基本单元。每个DRAM 基本单元代表一个“位”——Bit(也就是一个比特,并且有一个由列地址和行地址定义的唯一地址。8个比特组成一个字节,它可代表256种组合(即2的八次幂,字节是内存中最小的可寻址单元。DRAM基本单元不能被单独寻址——否则现在的内存将会更加复杂,而且也没有必要。很多DRAM基本单元连接到同一个列线(Row line和同一个行线(Column line,组成了一个矩阵结构,这个矩阵结构就是一个Bank。大部

虚拟内存与物理内存的地址映射解析

在进入正题前先来谈谈操作系统内存管理机制的发展历程，了解这些有利于我们更好的理解目前操作系统的内存管理机制。 一早期的内存分配机制 在早期的计算机中，要运行一个程序，会把这些程序全都装入内存，程序都是直接运行在内存上的，也就是说程序中访问的内存地址都是实际的物理内存地址。当计算机同时运行多个程序时，必须保证这些程序用到的内存总量要小于计算机实际物理内存的大小。那当程序同时运行多个程序时，操作系统是如何为这些程序分配内存的呢？下面通过实例来说明当时的内存分配方法： 某台计算机总的内存大小是128M，现在同时运行两个程序A和B，A需占用内存10M，B需占用内存110。计算机在给程序分配内存时会采取这样的方法：先将内存中的前10M分配给程序A，接着再从内存中剩余的118M中划分出110M分配给程序B。这种分配方法可以保证程序A和程序B都能运行，但是这种简单的内存分配策略问题很多。

图一早期的内存分配方法 问题1：进程地址空间不隔离。由于程序都是直接访问物理内存，所以恶意程序可以随意修改别的进程的内存数据，以达到破坏的目的。有些非恶意的，但是有bug的程序也可能不小心修改了其它程序的内存数据，就会导致其它程序的运行出现异常。这种情况对用户来说是无法容忍的，因为用户希望使用计算机的时候，其中一个任务失败了，至少不能影响其它的任务。 问题2：内存使用效率低。在A和B都运行的情况下，如果用户又运行了程序C，而程序C需要20M大小的内存才能运行，而此时系统只剩下8M的空间可供使用，所以此时系统必须在已运行的程序中选择一个将该程序的数据暂时拷贝到硬盘上，释放出部分空间来

供程序C使用，然后再将程序C的数据全部装入内存中运行。可以想象得到，在这个过程中，有大量的数据在装入装出，导致效率十分低下。 问题3：程序运行的地址不确定。当内存中的剩余空间可以满足程序C的要求后，操作系统会在剩余空间中随机分配一段连续的 20M大小的空间给程序C使用，因为是随机分配的，所以程序运行的地址是不确定的。 二分段 为了解决上述问题，人们想到了一种变通的方法，就是增加一个中间层，利用一种间接的地址访问方法访问物理内存。按照这种方法，程序中访问的内存地址不再是实际的物理内存地址，而是一个虚拟地址，然后由操作系统将这个虚拟地址映射到适当的物理内存地址上。这样，只要操作系统处理好虚拟地址到物理内存地址的映射，就可以保证不同的程序最终访问的内存地址位于不同的区域，彼此没有重叠，就可以达到内存地址空间隔离的效果。 当创建一个进程时，操作系统会为该进程分配一个4GB大小的虚拟进程地址空间。之所以是4GB，是因为在32位的操作系统中，一个指针长度是4字节，而4字节指针的寻址能力是从 0x00000000~0xFFFFFFFF，最大值0xFFFFFFFF表示的即为4GB大小的容量。与虚拟地址空间相对的，还有一个物理地址空间，这个地址

Flash存储芯片工作原理概况

Flash 存储芯片工作原理: Flash 芯片并不是像光盘那样把信息刻上去的。为了更加清楚地说明，我首先让你知道计算机的信息是怎样储存的。计算机用的是二进制，也就是0与1。在二进制中，0与1可以组成任何数。而电脑的器件都有两种状态，可以表示0与1。比如三极管的断电与通电，磁性物质的已被磁化与未被磁化，物质平面的凹与击，都可以表示0与1。硬盘就是采用磁性物质记录信息的，磁盘上的磁性物质被磁化了就表示1，未被磁化就表示0，因为磁性在断电后不会丧失，所以磁盘断电后依然能保存数据。而内存的储存形式则不同，内存不是用磁性物质，而是用RAM 芯片。现在请你在一张纸上画一个“田”，就是画一个正方形再平均分成四份，这个“田”字就是一个内存，这样，“田”里面的四个空格就是内存的储存空间了，这个储存空间极小极小，只能储存电子。。好，内存现在开始工作。内存通电后，如果我要把“1010”这个信息保存在内存（现在画的“田”字）中，那么电子就会进入内存的储存空间里。“田”字的第一个空格你画一点东西表示电子，第二个空格不用画东西，第三个空格又画东西表示电子，第四个格不画东西。这样，“田”的第一格有电子，表示1，第二格没有，表示0，第三格有电子，表示1，第四格没有，表示0，内存就是这样把“1010”这个数据保存好了。电子是运动没有规律的物质，必须有一个电源才能规则地运动，内存通电时它很安守地在内存的储存空间里，一旦内存断电，电子失去了电源，就会露出它乱杂无章的本分，逃离出内存的空间去，所以，内存断电就不能保存数据了。再看看U 盘，U 盘里的储存芯片是Flash 芯片，它与RAM 芯片的工作原理相似但不同。现在你在纸上再画一个“田”字，这次要在四个空格中各画一个顶格的圆圈，这个圆圈不是表示电子，而是表示一种物质。好，Flash 芯片工作通电了，这次也 是保存“1010”这个数据。电子进入了“田”的第一个空格，也就是芯片的储存空间。电子把里面的物质改变了性质，为了表示这个物质改变了性质，你可以把“田”内的第一个圆圈涂上颜色。由于数据“1010”的第二位数是0，所以Flash 芯片的第二个空间没有电子，自然里面那个物质就不会改变了。第三位数是1，所以“田”的第三个空格通电，第四个不通电。现在你画的“田”字，第一个空格的物质涂上了颜

通过VC++内存映射修改大文件方法

通过VC++内存映射修改大文件方法 本文介绍利用VC++内存映射文件修改大文件的方法:在大文件内存前加入一段数据，若要使用内存映射文件,必须执行下列操作步骤： 1.创建或打开一个文件内核对象,该对象用于标识磁盘上你想用作内存 映射文件的文件； 2.创建一个文件映射内核对象,告诉系统该文件的大小和你打算如何访 问该文件； 3.让系统将文件映射对象的全部或一部分映射到你的进程地址空间中；当完成对内存映射文件的使用时,必须执行下面这些步骤将它清除： 1.告诉系统从你的进程的地址空间中撤消文件映射内核对象的映像； 2.关闭文件映射内核对象； 3.关闭文件内核对象； 下面将用一个实例详细介绍这些操作步骤，(本实例的目的就是将一个文件A其内容前面加入一些内容存入文件B,我想大家在程序开发当中会遇到这种情况的)。 一、我们打开关于A文件内核对象,并创建一个关于B文件的内核对象若要创建或打开一个文件内核对象,总是要调用CreateFile函数： HANDLE CreateFile( PCSTR pszFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode, PSECURITY_ATTRIBUTES psa, DWORD dwCreationDisposition, DWORD dwFlagsAndAttributes, HANDLE hTemplateFile); CreateFile函数拥有好几个参数，这里只重点介绍前3个参数，即szFileName,dwDesiredAccess 和dwShareMode。你可能会猜到,第一个参数pszFileName用于指明要创建或打开的文件的名