内存发展历史及未来趋势

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1、内存发展历史及未来趋势内存发展历史及未来趋势作为 PC 不可缺少的重要核心部件内存，它伴随着 DIY 硬件走过了多年历程。 从 286 时代的 30pin SIMM 内存、486 时代的 72pin SIMM 内存，到 Pentium 时代 的 EDODRAM 内存、PII 时代的 SDRAM 内存，到 P4 时代的 DDR 内存和目前 9X5 平台的 DDR2 内存。内存从规格、技术、总线带宽等不断更新换代。不过我们 有理由相信，内存的更新换代可谓万变不离其宗，其目的在于提高内存的带宽， 以满足 CPU 不断攀升的带宽要求、避免成为高速 CPU 运算的瓶颈。那么，内存 在 PC 领域有着怎样

2、的精彩人生呢？下面让我们一起来了解内存发展的历史吧。一、历史起源一、历史起源内存条概念内存条概念如果你细心的观察，显存（或缓存）在目前的 DIY 硬件上都很容易看到，显卡 显存、硬盘或光驱的缓存大小直接影响到设备的性能，而寄存器也许是最能代 表 PC 硬件设备离不开 RAM 的，的确如此，如果没有内存，那么 PC 将无法运转， 所以内存自然成为 DIY 用户讨论的重点话题。在刚刚开始的时候，PC 上所使用的内存是一块块的 IC，要让它能为 PC 服务， 就必须将其焊接到主板上，但这也给后期维护带来的问题，因为一旦某一块内 存 IC 坏了，就必须焊下来才能更换，由于焊接上去的 IC 不容易取下来

3、，同时加 上用户也不具备焊接知识（焊接需要掌握焊接技术，同时风险性也大），这似 乎维修起来太麻烦。因此，PC 设计人员推出了模块化的条装内存，每一条上集成了多块内存 IC，同 时在主板上也设计相应的内存插槽，这样内存条就方便随意安装与拆卸了（如 图 1），内存的维修、升级都变得非常简单，这就是内存“条”的来源。图 1，内存条与内存槽的出现内存(Random Access Memory，RAM)的主要功能是暂存数据及指令。我们可以 同时写数据到 RAM 内存，也可以从 RAM 读取数据。由于内存历来都是系统中 最大的性能瓶颈之一，因此从某种角度而言，内存技术的改进甚至比 CPU 以及 其它技术更

4、为令人激动二、开山鼻祖二、开山鼻祖SIMM 内存内存在 80286 主板发布之前，内存并没有被世人所重视，这个时候的内存是直接固 化在主板上，而且容量只有 64 256KB，对于当时 PC 所运行的工作程序来说， 这种内存的性能以及容量足以满足当时软件程序的处理需要。不过随着软件程 序和新一代 80286 硬件平台的出现，程序和硬件对内存性能提出了更高要求， 为了提高速度并扩大容量，内存必须以独立的封装形式出现，因而诞生了前面 我们所提到的“内存条”概念。在 80286 主板刚推出的时候，内存条采用了 SIMM（Single In-lineMemory Modules，单边接触内存模组）接口，

5、容量为 30pin、256kb，必须是由 8 片数据 位和 1 片校验位组成 1 个 bank，正因如此，我们见到的 30pin SIMM 一般是四 条一起使用。自 1982 年 PC 进入民用市场一直到现在，搭配 80286 处理器的 30pin SIMM 内存是内存领域的开山鼻祖（如图 2）。图 2，30pin SIMM 内存随后，在 1988 1990 年当中，PC 技术迎来另一个发展高峰，也就是 386 和 486 时代，此时 CPU 已经向 16bit 发展，所以 30pin SIMM 内存再也无法满足需 求，其较低的内存带宽已经成为急待解决的瓶颈，所以此时 72pin SIMM 内

6、存出 现了（如图 3），72pin SIMM 支持 32bit 快速页模式内存，内存带宽得以大幅度 提升。72pin SIMM 内存单条容量一般为 512KB 2MB，而且仅要求两条同时使 用，由于其与 30pin SIMM 内存无法兼容，因此这个时候 PC 业界毅然将 30pin SIMM 内存淘汰出局了。图 3，72pin SIMM 内存72 线的 SIMM 内存引进了一个 FP DRAM（又叫快页内存），在 386 时代很流行。 因为 DRAM 需要恒电流以保存信息，一旦断电，信息即丢失，其刷新频率每秒 钟可达几百次，但由于 FP DRAM 使用同一电路来存取数据，所以 DRAM 的存取

7、 时间有一定的时间间隔，这导致了它的存取速度并不是很快。另外，在 DRAM 中，由于存储地址空间是按页排列，所以当访问某一页面时，切换到另一页面 会占用 CPU 额外的时钟周期。三、徘徊不前三、徘徊不前EDO DRAM 内存内存EDO DRAM（Extended Date Out RAM，外扩充数据模式存储器）内存，这是 1991 年到 1995 年之间盛行的内存条，EDO-RAM 同 FP DRAM 极其相似，它取消 了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔，在把数据发送 给 CPU 的同时去访问下一个页面，故而速度要比普通 DRAM 快 1530%。工作 电压为一般为 5V，

8、带宽 32bit，速度在 40ns 以上，其主要应用在当时的 486 及 早期的 Pentium 电脑上（如图 4）。图 4，不同规格的 EDO DRAM 内存在 1991 年到 1995 年中，让我们看到一个尴尬的情况，那就是这几年内存技术 发展比较缓慢，几乎停滞不前，所以我们看到此时 EDO RAM 有 72 pin 和 168 pin 并存的情况，事实上 EDO 内存也属于 72pin SIMM 内存的范畴，不过它采用 了全新的寻址方式。EDO 在成本和容量上有所突破，凭借着制作工艺的飞速发 展，此时单条 EDO 内存的容量已经达到 4 16MB 。由于 Pentium 及更高级别 的

9、CPU 数据总线宽度都是 64bit 甚至更高，所以 EDO RAM 与 FPM RAM 都必须 成对使用（如图 5）。图 5，EDO DRAM 内存四、一代经典四、一代经典SDRAM 内存内存自 Intel Celeron 系列以及 AMD K6 处理器以及相关的主板芯片组推出后，EDO DRAM 内存性能再也无法满足需要了，内存技术必须彻底得到个革新才能满足 新一代 CPU 架构的需求，此时内存开始进入比较经典的 SDRAM 时代。第一代 SDRAM 内存为 PC66 规范（如图 6），但很快由于 Intel 和 AMD 的频率 之争将 CPU 外频提升到了 100MHz，所以 PC66

10、内存很快就被 PC100 内存取代 （如图 7），接着 133MHz 外频的 PIII 以及 K7 时代的来临，PC133 规范也以相 同的方式进一步提升 SDRAM 的整体性能，带宽提高到 1GB/sec 以上（如图 8）。 由于 SDRAM 的带宽为 64bit，正好对应 CPU 的 64bit 数据总线宽度，因此它只 需要一条内存便可工作，便捷性进一步提高。在性能方面，由于其输入输出信 号保持与系统外频同步，因此速度明显超越 EDO 内存。图 6，PC66 SDRAM 内存图 7，PC100 SDRAM 内存图 8，PC133 SDRAM 内存不可否认的是，SDRAM 内存由早期的 66

11、MHz，发展后来的 100MHz、133MHz， 尽管没能彻底解决内存带宽的瓶颈问题，但此时 CPU 超频已经成为 DIY 用户永 恒的话题，所以不少用户将品牌好的 PC100 品牌内存超频到 133MHz 使用以获 得 CPU 超频成功，值得一提的是，为了方便一些超频用户需求，市场上出现了 一些 PC150、PC166 规范的内存(如图 9)。图 9，PC150 SDRAM 内存五、曲高和寡五、曲高和寡Rambus DRAM 内存内存尽管 SDRAM PC133 内存的带宽可提高带宽到 1064MB/S，加上 Intel 已经开始着 手最新的 Pentium 4 计划，所以 SDRAM PC

12、133 内存不能满足日后的发展需求， 此时，Intel 为了达到独占市场的目的，与 Rambus 联合在 PC 市场推广 Rambus DRAM 内存（称为 RDRAM 内存）。与 SDRAM 不同的是，其采用了新一代高速 简单内存架构，基于一种类 RISC(Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机)理论，这个理论可以减少数据的复杂性，使得整个系统性能得到提高 （如图 10）。图 10，Rambus DRAM 内存在 AMD 与 Intel 的竞争中，这个时候是属于频率竞备时代，所以这个时候 CPU 的主频在不断提升，Intel 为了盖过 AMD，推

13、出高频 Pentium以及 Pentium 4 处理器，因此 Rambus DRAM 内存是被 Intel 看着是未来自己的竞争杀手剑， Rambus DRAM 内存以高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量，因此内存带宽 相当出色，如 PC 1066 1066 MHz 32 bits 带宽可达到 4.2G Byte/sec，Rambus DRAM 曾一度被认为是 Pentium 4 的绝配。尽管如此，Rambus RDRAM 内存生不逢时，后来依然要被更高速度的 DDR“掠 夺”其宝座地位，在当时，PC600、PC700 的 Rambus RDRAM 内存因出现 Intel820 芯片组“失误事

14、件”、PC800 Rambus RDRAM 因成本过高而让 Pentium 4 平台高高在上（如图 11），无法获得大众用户拥戴，种种问题让 Rambus RDRAM 胎死腹中，Rambus 曾希望具有更高频率的 PC1066 规范 RDRAM 来力挽 狂澜，但最终也是拜倒在 DDR 内存面前。图 11，PC800 Rambus RDRAM 内存六、再续经典六、再续经典DDR 内存内存DDR SDRAM(Dual Date Rate SDRAM)简称 DDR，也就是“双倍速率 SDRAM“的意 思。DDR 可以说是 SDRAM 的升级版本， DDR 在时钟信号上升沿与下降沿各传 输一次数据，这

15、使得 DDR 的数据传输速度为传统 SDRAM 的两倍。由于仅多采 用了下降缘信号，因此并不会造成能耗增加。至于定址与控制信号则与传统 SDRAM 相同，仅在时钟上升缘传输。DDR 内存是作为一种在性能与成本之间折中的解决方案，其目的是迅速建立起 牢固的市场空间，继而一步步在频率上高歌猛进，最终弥补内存带宽上的不足。 第一代 DDR200 规范并没有得到普及，第二代 PC266 DDR SRAM（133MHz 时钟 2 倍数据传输266MHz 带宽）是由 PC133 SDRAM 内存所衍生出的，它将 DDR 内存带向第一个高潮，目前还有不少赛扬和 AMD K7 处理器都在采用 DDR266 规

16、格的内存（如图 12），其后来的 DDR333 内存也属于一种过度（如图 13），而 DDR400 内存成为目前的主流平台选配（如图 14），双通道 DDR400 内存已经成为 800FSB 处理器搭配的基本标准，随后的 DDR533 规范则成为超频 用户的选择对象（如图 15）。图 12，DDR266 内存图 13，DDR333 内存图 14，DDR400 内存图 15，DDR533 内存七、再续经典二七、再续经典二DDR2 内存内存随着 CPU 性能不断提高，我们对内存性能的要求也逐步升级。不可否认， 紧紧依高频率提升带宽的 DDR 迟早会力不从心，因此 JEDEC 组织很早就开始酝 酿 DDR2 标准，加上 LGA775 接口的 915/925 以及最新的 945 等新平台开始对 DDR2 内存的支持，所以 DDR2 内存将开始演义内存领域的今天。DDR2 能够在 100MHz 的发信频率基础上提供每插脚最少 400MB/s 的带宽， 而且其接口将运行于 1.8V 电压上，从而进一步降低