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舊 2004-07-09, 09:08 PM   #1
psac
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預設 進一步瞭解記憶體的參數 什麼是SPD

 SPD(Serial Presence Detect),筆者翻譯為「配置(存在位)串行探測」,而不是「連續存在探測」,如果單從字意上理解,後者的翻譯並沒有問題,但從其真正用意與工作方式來看,前者更準確一些。為什麼呢?下面具體說說。

  SPD是一組關於記憶體模組的配置資訊,如P-Bank數量、電壓、行位址/列位址數量、位寬、各種主要操作時序(如CL、tRCD、tRP、tRAS等)……它們存放在一個容量為256字元的EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory,電擦除可編程只讀存儲器)中。

  實際上在SPD中,JEDEC規定的標準資訊只用了128個字元(還有128字元,屬於廠商自己的專用區)。一般的,一個字元至少對應一種參數,有的參數需要多個字元來表述(如產品續列號,生產商在JEDEC組織中的程式碼)。

  其中,一個字元中的每個bit都可能用來表示這一參數的具體數值。由於SPD的資訊很多,在此就不一一列出了,有興趣的讀者可以參閱相關我的文件。

  SPD內的時序資訊由模組生產商根據所使用的記憶體晶片的特點編寫並寫入至EEPROM,主要用途就是協助北橋晶片精確調整記憶體的物理/時序參數,以達到最佳的使用效果。如果在BIOS中將記憶體設定選項定為「By SPD」。

  那麼在開機時,北橋會根據SPD中的參數資訊來自動配置相應的記憶體時序與控制暫存器,避免人為出現調校錯誤而引起故障。當然,對於DIYer來說,也可以自由調整時序與控制參數(物理參數仍要借助SPD或北橋自己檢測來確定)。
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舊 2004-07-11, 12:39 AM   #2 (permalink)
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瞭解記憶體的基礎知識 輕鬆挑好記憶體
記憶體的基礎知識

  現代電腦中處理器每秒能夠完成數十億次操作,能夠在極短的時間內完成大量的新增或修改資料的工作。

  就像是一位在長長的流水線上做裝配工作的工人一樣,將自己裝配完成的產品找一個地方統一放置。處理器在處理資訊的程序中也需要一個能夠存儲這些資料的地方,直到它們被再次使用並修改。

  因此在電腦中除了處理器之外,我們還需要一個資料存儲裝置。這也是為什麼我們的電腦中會裝配記憶體和硬碟的原因。

  由於電腦中的資料存儲裝置用途不同,速度不同,因此分為多種類型。如果說電腦的存儲裝置像人的大腦的話,硬碟就是用來儲存長期記憶的場所。

因此存儲在硬碟中的資訊能夠永遠地儲存下去,而不會輕易地丟失。

而主記憶體(Random Access Memory,RAM)則是用於存放臨時資訊的場所,不過這些臨時資訊並非可有可無,而是能夠確保電腦正常執行的資料。只有存儲在RAM中的資料,處理器才會考慮是否將它轉移到硬碟上面長時間儲存。

  現代的處理器通常還會在其內部整合一些高速快取,這種快取的速度是電腦中資料存儲裝置中最快的,但同時它們的容量也是最小的。


而且並非所有的資料可以被存儲在高速快取中,只有那些使用最頻繁的資料才會存儲其中。因此它就如同人們的意識一樣,存儲在其中的資料聯繫著第一個操作的結束和第二個操作的開始。

http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage002.jpg

  隨機存取存儲器(RAM)內部存放的臨時資訊不能夠像硬碟那樣被長時間地儲存起來,當電腦斷電之後,存儲在其中的資料也同時消失。


而硬碟就可以通過其磁特性在斷電的情況下繼續儲存資料。雖然硬碟有這一大特點,而且隨著科技的進步硬碟的讀寫速度也在節節攀升。



 但仍遠遠不能夠滿足處理器的資料處理速度。如果只使用硬碟而不使用記憶體的話,電腦的整體速度將大幅下降。因此為了避免這種情況出現,科學家在電腦的架構中引入了隨機存取存儲器這一概念。


RAM是一種速度極快,能夠暫時保持資料的存儲器。在現在的電腦中一般都是由RAM來直接和處理器對話,記憶體的頻率和帶寬如果和處理器像匹配的話,可以將系統資料傳輸瓶頸降低到最小。

  不過RAM光是存儲還不夠,處理器還需要在RAM上面「讀/寫」資料。為了實現這一功能而出現了DRAM(動態隨機存取存儲器,Dynamic RAM)。可以說現在所有的記憶體都採用了DRAM模組。DRAM是由硅晶片在一小塊線路板上面整齊排列而成,而每個硅晶片中又縱橫排列著很多邏輯單元。

  這些邏輯單元中由一個電容器和一個晶體管所組成,能夠達到兩種狀態:充電(1)或者放電(0),並以此來對二進制的資料進行記錄。這類型的記憶體由於動態特性的需求,需要不斷的重新整理電荷才能夠繼續儲存其內部存放的資訊。


因此當電腦斷電之後,DRAM中的所有資料都將消失得一乾二淨。在現在的桌面電腦中,能夠直接通過將記憶體條插入主機板相應的DIMM插槽,提升記憶體的容量。

記憶體的種類

  在今天的記憶體市場中主要有三種記憶體,它們分別是:SDRAM(Synchronous Dynamic RAM),DDR-SDRAM(Double Data Rate SDRAM)以及RDRAM(RAMBUS Dynamic RAM)。這篇文章將詳細討論這三種記憶體,注意當前市場的主流記憶體DDR-SDRAM已經又劃分出若干版本(如DDR-II或GDDR3),這裡只是統一介紹DDR-SDRAM的特點。
http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage003.jpg


SDRAM(同步動態隨機存取存儲器)

  SDRAM是早期記憶體EDO(Extended Data Output)DRAM記憶體的改進版本。EDO一般於486或老奔系統上面,其主要缺點在於記憶體頻率和系統頻率不一致(不同步),這樣將隨機出現延遲和等待狀態(處理器等待記憶體傳輸可用的資料),因此對系統的整體效能影響巨大。


SDRAM初始頻率為66MHz,這和當時的系統頻率相一致。同步的好處顯而易見,能夠消除不必要的等待時間,盡量保證系統穩定高速的執行。除此之外SDRAM還能夠在一個時鐘週期之內完成資料存儲請求和取回操作,並且能夠在下一個時鐘週期內準備好資料的傳輸和接收工作。



  舉個例子,如早期的奔騰II或者賽揚,它們的外頻為66MHz,也就是說每秒鐘執行6.66千萬個週期,每個週期的執行時間是15納秒。理論上說SDRAM能夠在每個週期進行讀操作和寫操作 ,當然這只是理論上的結論。

  事實上一般說來SDRAM採用的記憶體晶片並不比老式的DRMA類型快多少,通常而言SDRAM需要多個時鐘週期才能夠正確定位橫位址和縱位址,從而開始讀寫操作,這一般需要5個週期。


但當第一個單元被正確定位之後,其他的相鄰記憶體單元就會並發執行讀/寫操作,速度越來越快,直到達到一個週期內執行一個操作的程度。這就是所謂的爆發模式。


在現在的電腦中,確保記憶體時鐘頻率和系統頻率同步是提升整體速度的重要手段之一。因此當系統頻率提升之後,記憶體也要隨之而提升頻率,才能夠和最新的系統相匹配。


SDRAM記憶體通常的速度為66MHz、100MHz和133MHz。人們更習慣將它們叫做PC66,PC100和PC133。不過請不要概念混淆,這後面跟的數位並不是指記憶體的執行頻率,而是指總線頻率或者與之相配的系統速度。

  由於不同SDRAM記憶體模組之間採用相近的工作方式,因此這種記憶體具有普遍的向後相容性。也就是說具備高速率的記憶體(如PC133)在100MHz的總線頻率下,能夠工作在較低的頻率下(以PC100的方式執行)。

如果你在總線頻率僅有100MHz的系統中使用133MHz的記憶體頻率的話,這對於系統效能沒有任何說明 。


另外還需要注意的一點在於較老的記憶體模組很可能無法相容較新的SDRAM記憶體模組,這是因為在主機板中預設的記憶體速度設定混亂所引起的,因此在主機板上面混插新舊記憶體條的時候也容易引發相容性問題。

  有些記憶體生產商生產的SDRAM記憶體有點奇怪,記憶體條的頻率為166MHz。使用這種頻率的主機板和處理器組合找遍整個市場也找不到。因此這類型的記憶體不是為一般用戶準備的。


在廠家的廣告中就可以發現,這些能夠執行在更高時鐘頻率的記憶體是專門為希望超頻的玩家準備的。因為總線速率提升之後,記憶體的頻率也將隨著而提升,否則就會造成系統的瓶頸。SDRAM記憶體採用168針的DIMM(Dual Inline Memory Module),容量從16MB到1GB不等。

  當前還有極少數的主機板同時支持SDRAM和DDR-SDRAM,不過你已經無法買到支持SDRAM的新推出的系統平台了。但在二手舊貨市場仍然隨處可見SDRAM的身影。至少在兩年之內,SDRAM仍然會佔據二手記憶體市場的半壁江山。
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http://www.myhard.com/imagesnew/hard...ngimage004.jpg[/img]

  在SDRAM規格之後,DDR-SDRAM的出現又是一次技術的進步。

隨著處理器時鐘頻率和前端總線頻率的飛速提升,處理器在一段時間內能夠處理的資料總量變得越來越巨大。例如當前的INTEL和AMD的主力產品Pentium 4和Athlon XP的運算速度已經達到了每秒數十億次的驚人程度。

僅僅從晶片的時鐘頻率看,處理器的效能已經非常了不起了,但由於有限的記憶體帶寬,系統整體效能仍然受到了局限,因此傳統的SDRAM記憶體已經不能夠滿足新處理器對資料的需求。



  DDR-SDRAM在原有的SDRAM基礎上使每一個時鐘週期輸出的資料變為兩倍,相當於達到了同頻率的SDRAM的最大理論帶寬的兩倍,從而極大地提升了原本緊缺的記憶體帶寬。DDR-SDRAM輸送和接受的資料都明顯要多於SDRAM。

這對於當前的Athlon XP和Pentium4來說是最合適的搭配了,為了適應不同總線頻率的處理器,DDR-SDRAM也衍生出多種不同速率的記憶體模組。


DDR-SDRAM的開發歷史要追溯到上世紀90年代末,將這項技術的一次帶入桌面PC市場的公司是NVIDIA在發佈GeForce顯示卡的時候。


之後在2000年,AMD在760晶片組上面第一次將DDR-SDRAM記憶體作為系統主記憶體使用,用於支持Athlon系列處理器。

  DDR-SDRAM採用184針DIMM模組,目前主要有以下幾種速率:PC1600(200MHz),PC2100(266MHz),PC2700(333MHz),PC3200(400MHz),PC3500(433MHz),PC3700(466MHz),PC400(500MHz),PC4200(533MHz)和PC4400(566MHz)。



名稱中的第一個數位,如「PC2100」意為此記憶體模組的最大帶寬,也就是每秒最大能夠提供多少MB的資料。後面的MHz是此記憶體執行時的時鐘速率。單根DDR-SDRAM的容量從64MB到2GB不等。

RDRAM(RAMBUS Dynamic RAM)

  RDRAM在現在的桌面PC市場上面已經基本絕跡。和DDR-SDRAM不同,RDRAM是一種專利記憶體標準,由RAMBUS開發研製成功。


在1998年RDRAM第一次通過INTEL的鼎力協助進入桌面電腦市場,和高端的Pentium III以及早期的Pentium 4元件服務銷售。不過遺憾的是,RAMBUS很快便因為記憶體技術專利費用的問題捲入了與英飛凌和現代等眾多記憶體生產商的一系列官司糾紛中。

http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage005.jpg




  由於RAMBUS對RDRAM技術收取專利費用,導致RDRAM價格昂貴,從而抑制了Pentium 4市場的銷售,引發了INTEL的不滿。再加上一系列的官司讓眾多記憶體生產商聯合起來抵制RDRAM,轉而生產DDR-SDRAM,讓RDRAM失去了佔領家庭用戶和PC發燒友市場最好的機會。



  價格過於昂貴也是導致RDRAM失敗的重要因素之一,因此在2001年INTEL首次在低端市場的Pentium 4晶片組中使用SDRAM來替代RDRAM。


由於SDRAM無法滿足Pentium 4強大的資料吞吐率,因此INTEL在2002年發佈了支持DDR-SDRAM的Pentium 4晶片組,從而將RAMBUS記憶體徹底從家庭用戶和商業PC領域中趕了出去。直到此時RAMBUS才如夢初醒,在2003年1月復原了對英飛凌的訴訟,情勢在一夜之間發生了天翻地覆的變化,之前又有誰能想得到。

  在產品的設計和執行方面,RDRAM和DDR-SDRAM都有明顯的不同。首先RDRAM的資料傳輸只有16bits,或者說每次傳送2字元的資料。


雖然SDRAM/DDR-SDRAM採用的是64bit的資料通道,但RDRAM的工作頻率明顯要高出DDR-SDRAM不少,最初的產品頻率都已經達到了400MHz(PC800 RDRAM)。


RDRAM每個時鐘週期也是傳輸兩倍的資料,在這一點上面和DDR-SDRAM很相似,因此有效資料傳輸率為800MHz。採用下面這個公式可以計算出RDRAM的最大理論帶寬是多少:

(記憶體頻率)X(#資料通道寬度)/8 =800000000X16/8=1.6GB/s


 通過公式計算可以得出RDRAM PC800的理論最大帶寬達到了1.6GB/s。

在記憶體帶寬上面RDRAM有著SDRAM不可比擬的優勢,這也是INTEL將其指定為Pentium 4處理器的專用記憶體的主要原因。

在實際使用中,RDRAM相比於SDRAM雖然有自己的帶寬優勢(站在當時的時間來說),但RDRAM需要更長的延遲時間才能夠定位首個單元開始讀/寫操作。

  因此在無法發揮出高帶寬特點的情況下,RDRAM所表現出來的效能比SDRAM或DDR-SDRAM都要差,這也是為什麼在Pentium3平台上面採用SDRAM記憶體所表現出來的效能反而更高的原因。

RDRAM利用高頻率來並發執行記憶體中的其他單元後,會因為其高頻率的原因產生一個短暫的延遲。因此在後續推出的RDRAM記憶體模組具有更高的時鐘頻率(533/1066MHz以及600/1200MHz),增加的僅僅是其記憶體帶寬而已。執行得最快的記憶體還是DDR-SDRAM。

  和DDR-SDRAM相同,RDRAM的某些晶片組也能夠使用雙通道模式的記憶體,不過這同樣需要一組相同的記憶體條。

另外由於RDRAM高頻率也帶來高發熱量,因此RDRAM記憶體條上面都有一個金屬散熱板用於輔助散熱。RDRAM主要有PC800,PC1066和PC1200幾種類型(PC800是指實際頻率加上每次傳輸雙倍資料的總和),單根記憶體條的容量從64MB到512MB不等。RDRAM模組採用184針,封裝方式叫做RIMMs(RAMBUS Inline memory modules)。

應該選項哪種記憶體?

  要回答上面的問題之前還要瞭解幾個因素。首先如果你已經有一台電腦,且並不想大刀闊斧的進行昇級的話,你至少要先瞭解你當前主機板所支持的記憶體種類。

  一般而言,主機板都僅支持一種類型的記憶體:SDRAM,DDR-SDRAM或者RDRAM。

如果你想增加你電腦中的記憶體總量的話,你需要瞭解你當前系統中所使用的記憶體容量多大,然後購買同類型,同速度的記憶體條(注意記憶體類型並不是記憶體的品牌,而是SDRAM,DDR或RDRAM中的哪一種)。與此相關的資訊應該很容易在你的主機板說明書上面找到。

  從理論上講,使用SDRAM記憶體的系統,能夠使用速度更快的記憶體條需要看主機板是否支持以及記憶體正確的速度設定。


比如說,在早期的INTEL Celeron系統採用66MHz時鐘頻率,因此僅需要PC66的SDRAM就行了,但也可以使用PC100和PC133 SDRAM,不過它們的時鐘頻率都只執行在66MHz的水準。


雖然說SDRAM記憶體普遍具有向後相容性,但在實際情況中由於SDRAM發佈已久,電壓和其他規格也幾經變動,因此最穩妥的辦法是採用主機板說明書上面推薦的記憶體(如果有可能買到的話)。

  在技術更新時期的主機板,有的具有支持多種記憶體的功能,比較一般的如同時支持SDRAM和DDR-SDRAM記憶體。

具體的情況可以參考你的主機板說明書,但因該注意的是,即使你的主機板能夠同時支持SDRAM和DDR-SDRAM記憶體,但那並不代表你能夠將兩種不同類型的記憶體混插。不同類型的記憶體是無法同時工作的。

  一些主機板支持DDR和RDRAM記憶體採用雙通道的方式進行工作,雙通道的意思是兩根彼此獨立的記憶體模組在主機板上被同時訪問,因此得到兩倍的最大帶寬。

不過這需要你使用完全相同的一組記憶體。如果你現在僅有一根記憶體條又準備使用雙通道功能的話,建議你購買和當前記憶體完全相同的記憶體條。

  如果你計劃購買一個全新的系統,那麼你應該根據你所選項的處理器來購買相應的記憶體。


雖然現在DDR2100和PC133是市場上最容易被找到,且最便宜的記憶體,但如果你購買INTEL或AMD最新系列的處理器的話則需要選項更高速率的DDR-SDRAM。如果你選項INTEL 800MHz前端總線的處理器或者AMD的Athlon 64處理器的話,則需要購買PC3200才能夠充分發揮處理器的效能。
大容量記憶體的優勢

  記憶體並不是越多越好,當然記憶體容量也不能太低,記憶體對電腦速度快慢的影響總是相對的。我們先來看看記憶體不足會引起什麼樣的後果。如果你同時開啟了多個應用程式,那麼記憶體的使用量就會猛增。當所有的可用記憶體都用盡了,系統就會使用虛擬記憶體(採用一部分硬碟空間作為擴展RAM),由於硬碟的速度和記憶體相比要慢許多,因此當操作系統頻繁訪問虛擬記憶體時,系統的整體速度就將大幅下降。

  如果你的電腦經常出現這種情況的話,那麼增加記憶體將會是你提升系統效能的最佳辦法。


由於每個人的電腦使用環境不盡相同,因此最小記憶體的使用大小也不相同。


如果你使用Windows2000操作系統,將記憶體容量從64MB昇級到128MB,系統的效能將得到大幅的改觀;同樣的系統從512MB昇級到1GB記憶體對效能的提升就微乎其微了。


每一位用戶對系統記憶體的需求都不是類BIOS的,這取決於所使用的操作系統和應用程式。

  例如使用新版本的Windows 2000/XP,系統記憶體的需求量就比使用Windows 9x/ME要大。對於系統測試來說,使用記憶體的大小對結果也有很大影響。


比如說使用256MB和512MB的DDR記憶體,採用sysmark2002來評測系統效能。


使用256MB DDR記憶體所得到的Internet Content Benchmark分數為425,Office Productivity分數為219;而使用512MB DDR測試的結果分別是452和246。由此可見不同記憶體容量對效能影響是巨大的。

  當然記憶體也並不是越多越好,系統測試中兩者的分數之所以相差那麼多,是因為測試時系統負載壓力增大,尤其是在Sysmark的Office application測試中。系統的負載增加就需要使用更多的記憶體。



不過測試歸測試,在實際使用中是否需要昇級記憶體主要在於你自己對當前系統表現的感受。 記憶體帶寬和延遲

  在以前的I845PE平台上,單通道的DDR記憶體所提供的帶寬並不能夠滿足Pentium4處理器的需求。



但當INTEL發佈I865PE/I875P晶片組之後,採用雙通道技術使DDR記憶體的發展發生了重大的變化。如同前文中所提及的那樣,記憶體頻率應該和前端總線速度相一致(或者說速率比為1:1),才能夠充分發揮處理器的效能。


如果選用800MHz前端總線的Pentium4處理器的話,那麼所選用的記憶體也需要高頻率才能夠滿足處理器的資料吞吐量。

首先不說記憶體工藝和封裝可能遇到的困難,高頻率記憶體將帶來更高的時間延遲(例如RDRAM),那麼這種高頻率記憶體的速度參數普遍較低。

提高頻率可以增加帶寬,但同時會增加記憶體的時間延遲。因而帶寬和延遲本來就是一對矛盾的技術參數。

  不過雙通道技術在一定程度上緩解了這種矛盾的激化。雙通道技術在大幅增加記憶體帶寬的情況下,仍然保持了較低的時鐘延遲。因此這項技術在DDR記憶體發展史上的確是一個重要的進步。

令人困惑的記憶體時間參數設定

  前文中所頻繁提及的記憶體時間參數,通常意義上說就是系統在資料獲取或傳輸之前處於等待記憶體的準備狀態的時間長短。


記憶體延遲時間就像是一個人進入餐廳吃飯,當你點完菜,並等待所點的菜送來的那一段時間。對於速度快的電腦而言,能夠用較少時間就從記憶體中得到所需要的資料。因此反過來說,具有較低時間延遲的電腦通常也具有較高的效能表現。



http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage006.jpg



對於記憶體延遲問題來說具有普遍性,不論你使用的是AMD還是INTEL的處理器都會遇到這種問題。

這也是JEDEC(一個記憶體規則制定組織)對於延遲時間參數達不到2-2-2-5的記憶體不考慮其成為正式動態記憶體的標準的原因。

  記憶體延遲時間參數是由四個彼此獨立的數位所組成(如:2-2-2-5)第一個數位代表CAS(Column Address Strobe)延遲,這通常是最重要的記憶體延遲參數。

橫線之後的第二個數位表示RAS-to-CAS延遲(Row Address Strobe),接下來分別是RAS Precharge延遲和Act-to-Precharge延遲。一般而言四個數中越往後值越大。

http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage007.jpg



  上圖是Crucial DDR333的時間延遲圖表。顯示了CAS2,CAS2.5和CAS3的延遲情況(以CL=2為例)。注意橫向起伏不定的那條線表示時鐘信號的升降。

由於是雙倍資料傳輸率的RAM,因此在每個時間單元中有兩個點。記錄從讀入指令和第一段輸出資料之間的部分就是CAS延遲。

CAS延遲採用時鐘週期來表示,CAS值越大,代表最初所浪費的時鐘週期越多。如CAS3中,讀入指令在T0(Time=0)被傳送,而第一段輸出資料到T3(Time=3)才被執行。


http://www.myhard.com/imagesnew/hardware/0426/wujingimage009.jpg

  因此以此類推,採用能夠執行在時間參數為2-2-2-5 DDR記憶體的電腦要比採用3-4-4-8的電腦執行得更快,更有效率。


因此延遲時間較低的記憶體在接到指令到傳輸/接收資料的這一程序反應更快。

結語:選項高頻率還是低延遲

  在競爭激烈的市場中,一旦某一家廠商推出了新產品或者新技術,其他的廠商必將蜂擁而起,在自己的產品線中推出使用新技術的新產品。


如果哪一家廠商不這樣做,那麼留給他的就是消費者無情的指責和市場殘酷的淘汰。

對於追求完美的消費者來說,到底是選用速度更快但訪問時間較長的記憶體,還是選用速度稍慢但訪問時間較短的記憶體而進退兩難。
魚與熊掌不可兼得,要麼選項高速記憶體(如PC4000 DDR),雖然記憶體延遲時間較長,但可以為處理器提供大量的帶寬。從而彌補延遲時間較長的劣勢。要麼選項記憶體自身頻率較低,但延遲時間相對較短的記憶體(如 PC3200和PC3500)。

  但如果處理器超頻的話,記憶體帶寬會受到限制。
如果你不打算進行處理器超頻的話,使用CL=2的PC3200應該是一個不錯選項。

較低的記憶體時間延遲,可以讓處理器和記憶體之間的資料交換更有效率。高效的資料傳輸率對於遊戲和3D套用都是影響巨大的,特別是對那些FPS(第一人稱射擊遊戲)的玩家來說尤其如此。
psac 目前離線  
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解釋的真好,謝謝您!
yus1224 目前離線  
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舊 2004-07-15, 12:22 PM   #4 (permalink)
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嗯,如此
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