2020-04-20
在計算機誕生初期并不存在內(nèi)存條的概念，最早的內(nèi)存是以磁芯的形式排列在線路上，每個磁芯與晶體管組成的一個雙穩(wěn)態(tài)電路作為一比特（BIT）的存儲器，每一比特都要有玉米粒大小，可以想象一間的機房只能裝下不超過百k字節(jié)左右的容量。后來才出線現(xiàn)了焊接在主板上集成內(nèi)存芯片，以內(nèi)存芯片的形式為計算機的運算提供直接支持。那時的內(nèi)存芯片容量都特別小，最常見的莫過于256K×1bit、1M×4bit，雖然如此，但這相對于那時的運算任務(wù)來說卻已經(jīng)綽綽有余了。內(nèi)存條
內(nèi)存芯片的狀態(tài)一直沿用到286初期，鑒于它存在著無法拆卸更換的弊病，這對于計算機的發(fā)展造成了現(xiàn)實的阻礙。有鑒于此，內(nèi)存條便應(yīng)運而生了。將內(nèi)存芯片焊接到事先設(shè)計好的印刷線路板上，而電腦主板上也改用內(nèi)存插槽。這樣就把內(nèi)存難以安裝和更換的問題徹底解決了。
在80286主板發(fā)布之前，內(nèi)存并沒有被世人所重視，這個時候的內(nèi)存是直接固化在主板上，而且容量只有64 ～256KB，對于當時PC所運行的工作程序來說，這種內(nèi)存的性能以及容量足以滿足當時軟件程序的處理需要。不過隨著軟件程序和新一代80286硬件平臺的出現(xiàn)，程序和硬件對內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提高速度并擴大容量，內(nèi)存必須以獨立的封裝形式出現(xiàn)，
因而誕生了“內(nèi)存條”概念。在80286主板剛推出的時候，內(nèi)存條采用了SIMM（Single In-lineMemory Modules，單邊接觸內(nèi)存模組）接口，容量為30pin、256kb，必須是由8 片數(shù)據(jù)位和1 片校驗位組成1 個bank，正因如此，我們見到的30pin SIMM一般是四條一起使用。自1982年P(guān)C進入民用市場一直到現(xiàn)在，搭配80286處理器的30pin SIMM內(nèi)存是內(nèi)存領(lǐng)域的開山鼻祖。 隨后，在1988 ～1990 年當中，PC 技術(shù)迎來另一個發(fā)展高峰，也就是386和486時代，此時CPU 已經(jīng)向16bit 發(fā)展，所以30pin SIMM內(nèi)存再也無法滿足需求，其較低的內(nèi)存帶寬已經(jīng)成為急待解決的瓶頸，所以此時72pin SIMM 內(nèi)存出現(xiàn)了，72pin SIMM支持32bit快速頁模式內(nèi)存，內(nèi)存帶寬得以大幅度提升。72pin SIMM內(nèi)存單條容量一般為512KB ～2MB，而且僅要求兩條同時使用，由于其與30pin SIMM 內(nèi)存無法兼容，因此這個時候PC業(yè)界毅然將30pin SIMM 內(nèi)存淘汰出局了。
EDO DRAM（Extended Date Out RAM 外擴充數(shù)據(jù)模式存儲器）內(nèi)存，這是1991 年到1995 年之間盛行的內(nèi)存條，EDO DRAM同F(xiàn)PM DRAM（Fast Page Mode RAM 快速頁面模式存儲器）極其相似，它取消了擴展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個存儲周期之間的時間間隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU的同時去訪問下一個頁面，故而速度要比普通DRAM快15~30%。工作電壓為一般為5V，帶寬32bit，速度在40ns以上，其主要應(yīng)用在當時的486及早期的Pentium電腦上。
在1991 年到1995 年中，讓我們看到一個尷尬的情況，那就是這幾年內(nèi)存技術(shù)發(fā)展比較緩慢，幾乎停滯不前，所以我們看到此時EDO DRAM有72 pin和168 pin并存的情況，事實上EDO內(nèi)存也屬于72pin SIMM 內(nèi)存的范疇，不過它采用了全新的尋址方式。EDO 在成本和容量上有所突破，憑借著制作工藝的飛速發(fā)展，此時單條EDO內(nèi)存的容量已經(jīng)達到4 ～16MB。由于Pentium及更高級別的CPU數(shù)據(jù)總線寬度都是64bit甚至更高，所以EDO DRAM與FPM DRAM都必須成對使用。
SDRAM
自Intel Celeron系列以及AMD K6處理器以及相關(guān)的主板芯片組推出后，EDO DRAM內(nèi)存性能再也無法滿足需要了，內(nèi)存技術(shù)必須徹底得到個革新才能滿足新一代CPU架構(gòu)的需求，此時內(nèi)存開始進入比較經(jīng)典的SDRAM時代。
第一代SDRAM內(nèi)存為PC66 規(guī)范，但很快由于Intel 和AMD的頻率之爭將CPU外頻提升到了100MHz，所以PC66內(nèi)存很快就被PC100內(nèi)存取代，接著133MHz 外頻的PIII以及K7時代的來臨，PC133規(guī)范也以相同的方式進一步提升SDRAM 的整體性能，帶寬提高到1GB/sec以上。由于SDRAM 的帶寬為64bit，正好對應(yīng)CPU 的64bit 數(shù)據(jù)總線寬度，因此它只需要一條內(nèi)存便可工作，便捷性進一步提高。在性能方面，由于其輸入輸出信號保持與系統(tǒng)外頻同步，因此速度明顯超越EDO 內(nèi)存。
不可否認的是，SDRAM內(nèi)存由早期的66MHz，發(fā)展后來的100MHz、133MHz，盡管沒能徹底解決內(nèi)存帶寬的瓶頸問題，但此時CPU超頻已經(jīng)成為DIY用戶永恒的話題，所以不少用戶將品牌好的PC100品牌內(nèi)存超頻到133MHz使用以獲得CPU超頻成功，值得一提的是，為了方便一些超頻用戶需求，市場上出現(xiàn)了一些PC150、PC166規(guī)范的內(nèi)存。
盡管SDRAM PC133內(nèi)存的帶寬可提高帶寬到1064MB/S，加上Intel已經(jīng)開始著手最新的Pentium 4計劃，所以SDRAM PC133內(nèi)存不能滿足日后的發(fā)展需求，此時，Intel為了達到獨占市場的目的，與Rambus聯(lián)合在PC市場推廣Rambus DRAM內(nèi)存（稱為RDRAM內(nèi)存）。與SDRAM不同的是，其采用了新一代高速簡單內(nèi)存架構(gòu)，基于一種類RISC(Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集計算機）理論，這個理論可以減少數(shù)據(jù)的復雜性，使得整個系統(tǒng)性能得到提高。 [3]
在AMD與Intel的競爭中，這個時候是屬于頻率競備時代，所以這個時候CPU的主頻在不斷提升，Intel為了蓋過AMD，推出高頻PentiumⅢ以及Pentium 4 處理器，因此Rambus DRAM內(nèi)存是被Intel看著是未來自己的競爭殺手锏，Rambus DRAM內(nèi)存以高時鐘頻率來簡化每個時鐘周期的數(shù)據(jù)量，因此內(nèi)存帶寬相當出色，如PC 1066 1066 MHz 32 bits帶寬可達到4.2G Byte/sec，Rambus DRAM曾一度被認為是Pentium 4 的絕配。
盡管如此，Rambus RDRAM內(nèi)存生不逢時，后來依然要被更高速度的DDR“掠奪”其寶座地位，在當時，PC600、PC700的Rambus RDRAM 內(nèi)存因出現(xiàn)Intel820芯片組“失誤事件”、PC800 Rambus RDRAM因成本過高而讓Pentium 4平臺高高在上，無法獲得大眾用戶擁戴，種種問題讓Rambus RDRAM胎死腹中，Rambus曾希望具有更高頻率的PC1066 規(guī)范RDRAM來力挽狂瀾，但最終也是拜倒在DDR 內(nèi)存面前。
DDR時代
DDRSDRAM(Double Data Rate SDRAM）簡稱DDR，也就是“雙倍速率SDRAM”的意思。DDR可以說是SDRAM的升級版本，DDR在時鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，這使得DDR的數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM的兩倍。由于僅多采用了下降緣信號，因此并不會造成能耗增加。至于定址與控制信號則與傳統(tǒng)SDRAM相同，僅在時鐘上升緣傳輸。
DDR內(nèi)存是作為一種在性能與成本之間折中的解決方案，其目的是迅速建立起牢固的市場空間，繼而一步步在頻率上高歌猛進，最終彌補內(nèi)存帶寬上的不足。第一代DDR200 規(guī)范并沒有得到普及，第二代PC266 DDR SRAM（133MHz時鐘×2倍數(shù)據(jù)傳輸=266MHz帶寬）是由PC133SDRAM內(nèi)存所衍生出的，它將DDR 內(nèi)存帶向第一個高潮，目前還有不少賽揚和AMD K7處理器都在采用DDR266規(guī)格的內(nèi)存，其后來的DDR333內(nèi)存也屬于一種過渡，而DDR400內(nèi)存成為目前的主流平臺選配，雙通道DDR400內(nèi)存已經(jīng)成為800FSB處理器搭配的基本標準，隨后的DDR533 規(guī)范則成為超頻用戶的選擇對象。 [3]
DDR2時代
隨著CPU 性能不斷提高，我們對內(nèi)存性能的要求也逐步升級。不可否認，緊緊依高頻率提升帶寬的DDR遲早會力不從心，因此JEDEC 組織很早就開始醞釀DDR2 標準，加上LGA775接口的915/925以及最新的945等新平臺開始對DDR2內(nèi)存的支持，所以DDR2內(nèi)存將開始演義內(nèi)存領(lǐng)域的今天。 [3]
DDR2 能夠在100MHz 的發(fā)信頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400MB/s 的帶寬，而且其接口將運行于1.8V 電壓上，從而進一步降低發(fā)熱量，以便提高頻率。此外，DDR2 將融入CAS、OCD、ODT 等新性能指標和中斷指令，提升內(nèi)存帶寬的利用率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標準來看，針對PC等市場的DDR2內(nèi)存將擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率。高端的DDR2內(nèi)存將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II內(nèi)存將采用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR2內(nèi)存將采用0.13微米的生產(chǎn)工藝，內(nèi)存顆粒的電壓為1.8V，容量密度為512MB。
內(nèi)存技術(shù)在2005年將會毫無懸念，SDRAM為代表的靜態(tài)內(nèi)存在五年內(nèi)不會普及。QBM與RDRAM內(nèi)存也難以挽回頹勢，因此DDR與DDR2共存時代將是鐵定的事實。 [3]
PC-100的“接班人”除了PC一133以外，VCM(VirXual Channel Memory）也是很重要的一員。VCM即“虛擬通道存儲器”，這也是目前大多數(shù)較新的芯片組支持的一種內(nèi)存標準，VCM內(nèi)存主要根據(jù)由NEC公司開發(fā)的一種“緩存式DRAM”技術(shù)制造而成，它集成了“通道緩存”，由高速寄存器進行配置和控制。在實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，VCM還維持著對傳統(tǒng)SDRAM的高度兼容性，所以通常也把VCM內(nèi)存稱為VCM SDRAM。VCM與SDRAM的差別在于不論是否經(jīng)過CPU處理的數(shù)據(jù)，都可先交于VCM進行處理，而普通的SDRAM就只能處理經(jīng)CPU處理以后的數(shù)據(jù)，所以VCM要比SDRAM處理數(shù)據(jù)的速度快20%以上。目前可以支持VCM SDRAM的芯片組很多，包括：Intel的815E、VIA的694X等。
RDRAM時代
Intel在推出：PC-100后，由于技術(shù)的發(fā)展，PC-100內(nèi)存的800MB/s帶寬已經(jīng)不能滿足需求，而PC-133的帶寬提高并不大（1064MB/s），同樣不能滿足日后的發(fā)展需求。Intel為了達到獨占市場的目的，與Rambus公司聯(lián)合在PC市場推廣Rambus DRAM(DirectRambus DRAM）。
Rambus DRAM是：Rambus公司最早提出的一種內(nèi)存規(guī)格，采用了新一代高速簡單內(nèi)存架構(gòu)，基于一種RISC(Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集計算機）理論，從而可以減少數(shù)據(jù)的復雜性，使得整個系統(tǒng)性能得到提高。Rambus使用400MHz的16bit總線，在一個時鐘周期內(nèi)，可以在上升沿和下降沿的同時傳輸數(shù)據(jù)，這樣它的實際速度就為400MHz×2=800MHz，理論帶寬為（16bit×2×400MHz/8）1.6GB/s，相當于PC-100的兩倍。另外，Rambus也可以儲存9bit字節(jié)，額外的一比特是屬于保留比特，可能以后會作為：ECC (ErroI Checking and Correction，錯誤檢查修正）校驗位。Rambus的時鐘可以高達400MHz，而且僅使用了30條銅線連接內(nèi)存控制器和RIMM(Rambus In-line MemoryModules，Rambus內(nèi)嵌式內(nèi)存模塊），減少銅線的長度和數(shù)量就可以降低數(shù)據(jù)傳輸中的電磁干擾，從而快速地提高內(nèi)存的工作頻率。不過在高頻率下，其發(fā)出的熱量肯定會增加，因此第一款Rambus內(nèi)存甚至需要自帶散熱風扇。
DDR3時代
DDR3相比起DDR2有更低的工作電壓，從DDR2的1.8V降落到1.5V，性能更好更為省電；DDR2的4bit預讀升級為8bit預讀。DDR3目前最高能夠達到2000Mhz的速度，盡管目前最為快速的DDR2內(nèi)存速度已經(jīng)提升到800Mhz / 1066Mhz的速度，但是DDR3內(nèi)存模組仍會從1066Mhz起跳。
DDR3在DDR2基礎(chǔ)上采用的新型設(shè)計：
1．8bit預取設(shè)計，而DDR2為4bit預取，這樣DRAM內(nèi)核的頻率只有接口頻率的1/8，DDR3-800的核心工作頻率只有100MHz。
2．采用點對點的拓樸架構(gòu)，以減輕地址/命令與控制總線的負擔。
3．采用100nm以下的生產(chǎn)工藝，將工作電壓從1.8V降至1.5V，增加異步重置（Reset）與ZQ校準功能。部分廠商已經(jīng)推出1.35V的低壓版DDR3內(nèi)存。
DDR4時代
2012年，DDR4時代將開啟，起步頻率降至1.2V，而頻率提升至2133MHz，次年進一步將電壓降至1.0V，頻率則實現(xiàn)2667MHz。
新一代的DDR4內(nèi)存將會擁有兩種規(guī)格。根據(jù)多位半導體業(yè)界相關(guān)人員的介紹，DDR4內(nèi)存將會是Single-endedSignaling( 傳統(tǒng)SE信號）方式DifferentialSignaling( 差分信號技術(shù)）方式并存。其中AMD公司的PhilHester先生也對此表示了確認。預計這兩個標準將會推出不同的芯片產(chǎn)品，因此在DDR4內(nèi)存時代我們將會看到兩個互不兼容的內(nèi)存產(chǎn)品。
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