內存條已成為計算機中不可或缺的重要角色。在當今的服務器中,內存條的好壞幾乎決定著服務器的性能好壞。小小身板的內存條,竟蘊藏著大大的力量與價值。
然而,在古老的計算機上是不存在內存條的。那么,它是如何出現的,又是如何逐漸發展起來并成為計算機的重要組成部分呢?這些問題,我們得從磁芯開始說起。
1、內存條的誕生
在計算機誕生初期,內存條的概念還沒有出現。最早的內存都是通過磁芯的形式排列在線路上,每個磁芯和晶體管組成一個玉米粒大小的 1bit 存儲器。因此,當時的計算機的內存容量十分有限,基本不超過百 K 字節。
后來,隨著集成電路的逐漸發展,內存開始作為一塊集成內存芯片直接焊接在主板上,體積縮小,其內存容量可達到 64KB-256KB。每個主板一般會焊上 8-9 個集成內存芯片,從而較好地滿足當時的計算需求。
雖然這種設計合理有效,但是,由于集成內存芯片直接焊接在主板上,如果其中一塊損壞,需要重新焊接更換,風險較高。而且,隨著圖形操作系統的出現,這種直接焊接主板的內存極大地限制了人們對于內存維護與拓展的渴望。因此,可插拔、模塊化的內存條便呼之欲出。
2、內存條的發展歷程
內存條的發展大致經歷了 SIMM、EDO DRAM、SDR SDRAM、DDR 幾個階段,內存容量,也從最初的 KB 時代、MB 時代發展到目前以 GB 為單位的時代。
SIMM
1982 年,Intel 公司發布一款 80286 處理器,對應搭載該款處理器的 286 電腦就此誕生。這對內存的性能提出更高要求。為了有效提高內存容量和讀寫速度,獨立封裝的內存條就此應運而生。在最初誕生的內存條,孫大衛和杜紀川創新性地采用了 SIMM(Single In-line Memory Modules,單列直插式存儲模塊)接口,并創立今天仍舊耳熟能詳的 Kingston(金士頓)公司。該內存條具有 30pin(針腳),容量達到 256KB。此時的內存開始呈條狀結構,“內存條”一詞才開始被逐漸使用。
1988-1990 年,隨著 PC 發展迎來 386 時代和 486 時代,對應適配的 72pin SIMM 內存條開始出現,其單條的容量一般達到 512KB-2MB,而且僅要求兩條內存條同時使用。30pin SIMM 內存條因無法與此時的計算機兼容而遭到淘汰。
EDO DRAM
1991 年到 1995 年期間,內存技術的發展較為緩慢 EDO DRAM(Extended Data Output RAM,外擴數據模式存儲器)實際上屬于 72pin SIMM 內存條的延伸。EDO DRAM 采用全新的尋址方式,取消了擴展數據輸出內存與傳輸內存兩個周期之間的時間間隔,在將數據發送至 CPU 時能同步訪問下一個頁面,從而提高速率。而且,利用當時先進的制作工藝,使得 EDO DRAM 的制作成本下降,其單條 EDO DRAM 內存的容量也提高到了 4-16MB。因此,EDO DRAM 便開始流行。
此時,Intel 的 Pentium 處理器也占據自身 486 電腦的部分市場份額。但是,由于 Pentium 及更高級別的 CPU 數據總線寬度達到 64bit 甚至更高,EDO DRAM 內存條要求必須成對使用。隨著 Intel 公司的 Celeron 系列以及 AMD 公司的 K6 處理器和相關主板芯片組相繼推出后,EDO DRAM 內存的性能因無法達到新一代 CPU 架構的升級需求而遭到人們的棄用,內存條便從此邁入 SDRAM 時代。
SDR SDRAM
隨著內存技術的革新,原來的 SIMM 升級為 DIMM(Dual In-line Memory Modules,雙列直插式存儲模塊),雙列可傳輸不同數據。由此,內存條發展進入 SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous DRAM,單速率同步動態隨機存儲器)時代。
SDRAM 就是同步 DRAM,即其內存頻率和 CPU 外頻保持同步,從而提高數據傳輸速率。Intel 公司與 AMD 公司的頻率競備時代由此拉開。第一代的 SDR SDRAM 內存為 PC66 規范,其中的數字 66 即代表 66MHz。隨著 Intel 公司與 AMD 公司的 CPU 外頻不斷提升,SDR SDRAM 的內存頻率也從早期的 66MHz 一直發展到了 100MHz、133MHz,并逐步出現能夠滿足一些超頻用戶需求的 PC150 規范、PC166 規范。
盡管后來市場上一度出現 PC600 和 PC700。但是 PC600、PC700 分別因 Intel820 芯片組“失誤”事件和成本過高而逐漸遭到大眾的放棄。此時,我們熟悉的 DDR 時代來了。
Rambus DRAM
為了達到占據市場的目的,Intel 公司曾與 Rambus 公司聯合在 PC 市場推廣的 Rambus DRAM,簡稱 RDRAM。Rambus DRAM 作為 Intel 公司意圖替換 SDR SDRAM 的新型內存條,其采用新一代高速簡單內存架構,從而提高整個系統的性能。但是,搭配 Intel 850 芯片組,使用 RDRAM 的 Socket423 的奔騰 4 平臺頻率高效率低,無法與 AMD K7 和 DDR 內存條的組合相媲美。而且,RDRAM 的制造成本高。因此,RDRAM 并沒有達到預想的期望。Intel 公司最終無奈地決定放棄 RDRAM,也相繼投奔到 DDR 中。
DDR
2000 年,JDDEC(聯合電子設備工程委員會)發布 DDR 的標準。
DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM,雙速率同步動態隨機存儲器,簡稱 DDR1),即雙倍速率 SDRAM,又簡稱為 DDR。作為 SDR SDRAM 的升級版,DDR 在時鐘周期的上升沿和下降沿各傳輸一次信號,從而使得 DDR 的數據傳輸速率能達到 SDR SDRAM 的兩倍,且功耗沒有增加。因此,DDR 的出現獲得許多主板廠家的青睞。下面出現的不同類型的內存條都屬于 DDR 的衍生產品。
DDR2
2004 年,DDR2 內存條與 Intel 公司的 915/925 主板一同誕生。DDR2(Double Data Rate 2)是由 JEDEC 開發的新生代內存技術標準。DDR2 與 DDR 最大的不同之處在于 DDR2 內存擁有兩倍于上一代 DDR 的數據讀預取能力,即每個時鐘能夠以 4 倍外部總線的速度讀 / 寫數據,并且能夠以內部控制總線 4 倍的速度運行。并且,其標準電壓下降至 1.8V,從而達到省電的效果。其容量在 256MB 到 2GB 之間,以 2GB 容量為主,部分 DDR2 內存能達到 4GB。
DDR3
2007 年,DDR3 內存與 Intel 公司發布 3 系列芯片組一同誕生。DDR3 與 DDR2 的區別在于 DDR3 的電壓從 DDR2 的 1.8V 降低到 1.5V,DDR3 的數據讀預取也從 4-bit 翻倍到 8-bit,從而性能更好更省電。
DDR4
DDR4 在保持 DDR3 相同的數據讀預取能力的同時,采用 BG(Bank Group)設計,重點提高速率和帶寬。目前,存在使用 Single-ended Signaling 信號的 DDR4 和基于差分信號的 DDR4。DDR4 的頻率至少 2133MHz,高頻甚至能夠達到 4200MHz、4600MHz。
DDR5
對于未來的 DDR5,2020 年 7 月,JEDEC 已正式公布 DDR5 標準。其標準頻率達到 4800MHz。與 DDR4 相比,其在速度、容量、能耗和穩定性都有了全方位的提升。
3、各類內存條性能比較
如今,內存條已成為計算機乃至服務器中不可或缺的組成部分。
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