細看內存條的歷代進化史

內存條是CPU可通過總線尋址,並進行讀寫操作的電腦部件。內存條在個人電腦歷史上曾經是主內存的擴展。隨著電腦軟、硬件技術不斷更新的要求,內存條已成為讀寫內存的整體。我們通常所說電腦內存(RAM)的大小,即是指內存條的總容量。

內存條是電腦必不可少的組成部分,CPU可通過數據總線對內存尋址。歷史上的電腦主板上有主內存,內存條是主內存的擴展。以後的電腦主板上沒有主內存,CPU完全依賴內存條。所有外存上的內容必須通過內存才能發揮作用。

細看內存條的歷代進化史

DDR時代

DDR SDRAM(Dual DataRate 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據,這使得DDR的數據傳輸速度為傳統SDRAM的兩倍。由於僅多采用了下降緣信號,因此並不會造成能耗增加。至於定址與控制信號則與傳統SDRAM相同,僅在時鐘上升緣傳輸。

DDR 內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,最終彌補內存帶寬上的不足。第一代DDR200 規範並沒有得到普及,第二代PC266 DDR SRAM(133MHz時鐘×2倍數據傳輸=266MHz帶寬)是由PC133 SDRAM內存所衍生出的,它將DDR 內存帶向第一個高潮,另外還有不少賽揚和AMD K7處理器都在採用DDR266規格的內存,其後來的DDR333內存也屬於一種過渡,而DDR400內存成為當下的主流平臺選配,雙通道DDR400內存已經成為800FSB處理器搭配的基本標準,隨後的DDR533 規範則成為超頻用戶的選擇對象。

DDR2時代

DDR2(Double Data Rate 2)SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標準,它與上一代DDR內存技術標準最大的不同就是,雖然同是採用了在時鐘的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2內存卻擁有兩倍於上一代DDR內存預讀取能力(即:4bit數據讀預取)。換句話說,DDR2內存每個時鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數據,並且能夠以內部控制總線4倍的速度運行。

此外,由於DDR2標準規定所有DDR2內存均採用FBGA封裝形式,而不同於廣泛應用的TSOP/TSOP-II封裝形式,FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性,為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程,從第一代應用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展也走到了技術的極限,已經很難通過常規辦法提高內存的工作速度;隨著Intel最新處理器技術的發展,前端總線對內存帶寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。

隨著CPU 性能不斷提高,我們對內存性能的要求也逐步升級。不可否認,僅僅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內存的支持,所以DDR2內存將開始演義內存領域的今天。

DDR2 能夠在100MHz 的發信頻率基礎上提供每插腳最少400MB/s 的帶寬,而且其接口將運行於1.8V 電壓上,從而進一步降低發熱量,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內存將擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率。高端的DDR2內存將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II內存將採用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR2內存將採用0.13微米的生產工藝,內存顆粒的電壓為1.8V,容量密度為512MB。

內存技術在2005年將會毫無懸念,SDRAM為代表的靜態內存在五年內不會普及。QBM與RDRAM內存也難以挽回頹勢,因此DDR與DDR2共存時代將是鐵定的事實。

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”,這也是大多數較新的芯片組支持的一種內存標準,VCM內存主要根據由NEC公司開發的一種“緩存式DRAM”技術製造而成,它集成了“通道緩存”,由高速寄存器進行配置和控制。在實現高速數據傳輸的同時,VCM還維持著對傳統SDRAM的高度兼容性,所以通常也把VCM內存稱為VCM SDRAM。VCM與SDRAM的差別在於不論是否經過CPU處理的數據,都可先交於VCM進行處理,而普通的SDRAM就只能處理經CPU處理以後的數據,所以VCM要比SDRAM處理數據的速度快20%以上。可以支持VCM SDRAM的芯片組很多,包括:Intel的815E、VIA的694X等。

RDRAM

Intel在推出:PC-100後,由於技術的發展,PC-100內存的800MB/s帶寬已經不能滿足需求,而PC-133的帶寬提高並不大(1064MB/s),同樣不能滿足日後的發展需求。Intel為了達到獨佔市場的目的,與Rambus公司聯合在PC市場推廣Rambus DRAM(DirectRambus DRAM)

Rambus DRAM是:Rambus公司最早提出的一種內存規格,採用了新一代高速簡單內存架構,從而可以減少數據的複雜性,使得整個系統性能得到提高。Rambus使用400MHz的16bit總線,在一個時鐘週期內,可以在上升沿和下降沿的同時傳輸數據,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,相當於PC-100的兩倍。另外,Rambus也可以儲存9bit字節,額外的一比特是屬於保留比特,可能以後會作為: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條銅線連接內存控制器和RIMM(Rambus In-line MemoryModules,Rambus內嵌式內存模塊),減少銅線的長度和數量就可以降低數據傳輸中的電磁干擾,從而快速地提高內存的工作頻率。不過在高頻率下,其發出的熱量肯定會增加,因此第一款Rambus內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最高能夠以2400Mhz的速度,由於最為快速的DDR2內存速度已經提升到800Mhz/1066Mhz的速度,因而首批DDR3內存模組將會從800Mhz的起跳。在Computex大展我們看到多個內存廠商展出1333Mhz的DDR3模組。

DDR3在DDR2基礎上採用的新型設計:

1.8bit預取設計,而DDR2為4bit預取,這樣DRAM內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.採用點對點的拓撲架構,以減輕地址/命令與控制總線的負擔。

3.採用100nm以下的生產工藝,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。

DDR4時代

DDR4內存將會擁有兩種規格。其中使用Single-endedSignaling信號的DDR4內存其傳輸速率已經被確認為1.6~3.2Gbps,而基於差分信號技術的DDR4內存其傳輸速率則將可以達到6.4Gbps。由於通過一個DRAM實現兩種接口基本上是不可能的,因此DDR4內存將會同時存在基於傳統SE信號和差分信號的兩種規格產品。

根據多位半導體業界相關人員的介紹,DDR4內存將會是Single-endedSignaling( 傳統SE信號)方式DifferentialSignaling( 差分信號技術 )方式並存。預計這兩個標準將會推出不同的芯片產品,因此在DDR4內存時代我們將會看到兩個互不兼容的內存產品

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