内存运行频率是由谁决定的？ _内存

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重金买来的DDR4 4700内存为什么只能运行在2400Mhz？为什么CPU标称最大支持2400，却有很多主板号称支持高达3300的内存，难道内存控制器不是在CPU里面吗？如果CPU最大支持2400，主板号称支持3300，我买的内存条号称支持4700，最终内存工作频率是多少呢？
这么多令人困扰但又十分有趣的问题！我相信大多数电脑玩家，包括很多老鸟都不能很笃定的回答这些个层层深入的问题。在假装镇定的胡乱回答后如果被追问为什么，好像只有尿遁一条路了。
作为最合适回答这个问题的BIOS/UEFI从业者，我们需要带领大家了解Intel/AMD和硬件提供商（包括主板和内存厂商）在产业链中扮演的角色。知道了这些，自然围绕内存的小伙伴们谁主导谁的问题就会水落石出了。
我的内存谁做主？众所周知，现在内存控制器都被整合在CPU内部:

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通过查询Intel官网（Intel® Product Specifications），我们就会发现即使最新的八代i7 8650 CPU，它所标称的支持主频也不高（8700稍高些）：

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而市场上的很多主板却号称支持更高的内存频率：

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而内存标称的支持频率更高：

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将这个支持4000的内存，插在支持3200的主板上，配上仅仅最高2400的i7 CPU，最后到底内存工作在哪个频率呢？要回答这个看似矛盾的问题，我们的要从围绕内存的硬件厂商合作关系说起。
业态一款CPU标称支持的内存频率是由硬件和软件两方面所决定的。硬件的限制自不待言，软件在这里却扮演更重要的角色。这里的软件就是指BIOS里面的内存初始化参考代码（MRC，Memory Reference Code）。它一般由CPU厂商（Intel/AMD)开发，并经过大量测试。MRC在运行的时候会读取内存条上SPD(serial presence detect)的信息：

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内存条上的SPD rom
SPD的读取方式是通过SMBus，一种I2C总线的扩展。SMbus的地址在很多Intel的平台上是A0、A2、A4和A6(四根DIMM的情况) 。详细SMBus的内容我们今后再单独介绍，本文就不再赘述了。
SPD里面记录了DIMM的厂商的ID，型号等等信息，这就是为什么MRC会知道内存是哪家厂商生产的。MRC后来会通过BIOS的其他部分将该信息通过SMBIOS表信息告诉操作系统，这样大家才能在系统信息里面看到内存型号。不法经销商有时会通过刷新SPD内容欺骗MRC，进而欺骗消费者。
SPD里面还记录了内存重要的时序信息。关于时序等信息，请参考我的知乎文章和参考资料1（注意1中缺乏DDR4的内容）。我们也可以用Rw-everything软件来查看SPD的内容。下面就是我的台式机DIMM0 （A0）的SPD信息：

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从中除了看到我还在用DDR3（没钱升级）这个屌丝信息之外，还有内存型号和rank等等信息。重要的是SPD包含几组时序信息，包括该DIMM在标准电压下支持的各个频率对应的最低时序要求。
【内存运行频率是由谁决定的？】MRC会根据该信息，结合CPU当时对各个频率的支持程度（会逐渐提高），进行内存的Training，最后得到一个能保证稳定工作的最高频率。这就是最终内存工作频率。CPU厂商在发布MRC的时候，只会保证支持该CPU确定支持的标称最高频率，在第八代i7那个例子中，就是2400了。于此同时还会公布一个兼容性列表，指导相关小伙伴。
看起来似乎没有主板厂商什么事了，其实不尽然。CPU厂商会给主板等厂商一个硬件设计参考文档，里面详细规定了各种线路的长度，距离等等信息。这样才能保证这种高速信号的信号完整性，这其中就包括了内存的总线。主板厂商必须遵循该文档，作为最低要求，才能支持CPU标称的内存频率，如果要做的更好，必须优化线路，来保证更高频率的信号完整性。
于此同时，一些主板厂商还会与BIOS提供商一起工作，增加标准电压之外的选项，还可以单独调节各种时序，进行超频。在我们主板那个例子中，3300频率以上该主板也能够支持。