《電子技術(shù)應(yīng)用》
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驚呆!從合并到分離,它默默地為計(jì)算機(jī)快捷運(yùn)行保駕護(hù)航

2021-07-30
來源:中興文檔
關(guān)鍵詞: 內(nèi)存條 計(jì)算機(jī)

  你是否有如下經(jīng)歷:

  當(dāng)好不容易下載一款流行游戲,登錄游戲開黑時發(fā)現(xiàn)游戲界面并不流暢,一陣卡頓猛如虎,體驗(yàn)效果極差。一陣檢查,驚訝地發(fā)現(xiàn)是內(nèi)存條的容量不足造成的。

  當(dāng)電腦出現(xiàn)啟動故障等問題時,可能只需要插拔一下內(nèi)存條,問題就解決了。原因竟是插拔內(nèi)存條可以磨去因插槽與內(nèi)存條接觸層的氧化,從而解決CPU無法識別內(nèi)存條的問題。

  ……

  在揭開內(nèi)存條的歷史之前,想問下大家,內(nèi)存條到底是個什么東西?

  答案:一般是指隨機(jī)存取存儲器(RAM),又稱為主存。在計(jì)算機(jī)中,它屬于與CPU直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的內(nèi)部存儲器。因?yàn)閮?nèi)存條可以隨時讀寫(除刷新時以外)并且速度很快,所以,它成為了操作系統(tǒng)或者其它正在運(yùn)行程序的臨時數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。

  現(xiàn)在,內(nèi)存條已成為計(jì)算機(jī)中不可或缺的重要角色。在當(dāng)今的服務(wù)器中,內(nèi)存條的好壞幾乎決定著服務(wù)器的性能好壞。小小身板的內(nèi)存條,竟蘊(yùn)藏著大大的力量與價值。

  然而,在古老的計(jì)算機(jī)上是不存在內(nèi)存條的。那么,它是如何出現(xiàn)的,又是如何逐漸發(fā)展起來并成為計(jì)算機(jī)的重要組成部分呢?這些問題,我們得從磁芯開始說起。

  1 內(nèi)存條的誕生

  在計(jì)算機(jī)誕生初期,內(nèi)存條的概念還沒有出現(xiàn)。最早的內(nèi)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(dāng)時的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量十分有限,基本不超過百K字節(jié)。

  后來,隨著集成電路的逐漸發(fā)展,內(nèi)存開始作為一塊集成內(nèi)存芯片直接焊接在主板上,體積縮小,其內(nèi)存容量可達(dá)到64KB-256KB。每個主板一般會焊上8-9個集成內(nèi)存芯片,從而較好地滿足當(dāng)時的計(jì)算需求。

  雖然這種設(shè)計(jì)合理有效,但是,由于集成內(nèi)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(fēng)險較高。而且,隨著圖形操作系統(tǒng)的出現(xiàn),這種直接焊接主板的內(nèi)存極大地限制了人們對于內(nèi)存維護(hù)與拓展的渴望。因此,可插拔、模塊化的內(nèi)存條便呼之欲出。

  2 內(nèi)存條的發(fā)展歷程

  內(nèi)存條的發(fā)展大致經(jīng)歷了SIMM、EDO DRAM、SDR SDRAM、DDR幾個階段,內(nèi)存容量,也從最初的KB時代、MB時代發(fā)展到目前以GB為單位的時代。

  SIMM

  1982年,Intel公司發(fā)布一款80286處理器,對應(yīng)搭載該款處理器的286電腦就此誕生。這對內(nèi)存的性能提出更高要求。為了有效提高內(nèi)存容量和讀寫速度,獨(dú)立封裝的內(nèi)存條就此應(yīng)運(yùn)而生。在最初誕生的內(nèi)存條,孫大衛(wèi)和杜紀(jì)川創(chuàng)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(chuàng)立今天仍舊耳熟能詳?shù)腒ingston(金士頓)公司。該內(nèi)存條具有30pin(針腳),容量達(dá)到256KB。此時的內(nèi)存開始呈條狀結(jié)構(gòu),“內(nèi)存條”一詞才開始被逐漸使用。

  1988-1990年,隨著PC發(fā)展迎來386時代和486時代,對應(yīng)適配的72pin SIMM內(nèi)存條開始出現(xiàn),其單條的容量一般達(dá)到512KB-2MB,而且僅要求兩條內(nèi)存條同時使用。30pin SIMM內(nèi)存條因無法與此時的計(jì)算機(jī)兼容而遭到淘汰。

  EDO DRAM

  1991年到1995年期間,內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展較為緩慢EDO DRAM(Extended Data Output RAM,外擴(kuò)數(shù)據(jù)模式存儲器)實(shí)際上屬于72pin SIMM內(nèi)存條的延伸。EDO DRAM采用全新的尋址方式,取消了擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個周期之間的時間間隔,在將數(shù)據(jù)發(fā)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(dāng)時先進(jìn)的制作工藝,使得EDO DRAM的制作成本下降,其單條EDO DRAM內(nèi)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(jù)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(shù)據(jù)總線寬度達(dá)到64bit甚至更高,EDO DRAM內(nèi)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(guān)主板芯片組相繼推出后,EDO DRAM內(nèi)存的性能因無法達(dá)到新一代CPU架構(gòu)的升級需求而遭到人們的棄用,內(nèi)存條便從此邁入SDRAM時代。

  SDR SDRAM

  隨著內(nèi)存技術(shù)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(shù)據(jù)。由此,內(nèi)存條發(fā)展進(jìn)入SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous DRAM,單速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)時代。

  SDRAM就是同步DRAM,即其內(nèi)存頻率和CPU外頻保持同步,從而提高數(shù)據(jù)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(nèi)存為PC66規(guī)范,其中的數(shù)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(nèi)存頻率也從早期的66MHz一直發(fā)展到了100MHz、133MHz,并逐步出現(xiàn)能夠滿足一些超頻用戶需求的PC150規(guī)范、PC166規(guī)范。

  盡管后來市場上一度出現(xiàn)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(dá)到占據(jù)市場的目的,Intel公司曾與Rambus公司聯(lián)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(nèi)存條,其采用新一代高速簡單內(nèi)存架構(gòu),從而提高整個系統(tǒng)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(nèi)存條的組合相媲美。而且,RDRAM的制造成本高。因此,RDRAM并沒有達(dá)到預(yù)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(lián)合電子設(shè)備工程委員會)發(fā)布DDR的標(biāo)準(zhǔn)。

  DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM,雙速率同步動態(tài)隨機(jī)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(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到SDR SDRAM的兩倍,且功耗沒有增加。因此,DDR的出現(xiàn)獲得許多主板廠家的青睞。下面出現(xiàn)的不同類型的內(nèi)存條都屬于DDR的衍生產(chǎn)品。

  DDR2

  2004年,DDR2內(nèi)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(fā)的新生代內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。DDR2與DDR最大的不同之處在于DDR2內(nèi)存擁有兩倍于上一代DDR的數(shù)據(jù)讀預(yù)取能力,即每個時鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù),并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。并且,其標(biāo)準(zhǔn)電壓下降至1.8V,從而達(dá)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(nèi)存能達(dá)到4GB。

  DDR3

  2007年,DDR3內(nèi)存與Intel公司發(fā)布3系列芯片組一同誕生。DDR3與DDR2的區(qū)別在于DDR3的電壓從DDR2的1.8V降低到1.5V,DDR3的數(shù)據(jù)讀預(yù)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(shù)據(jù)讀預(yù)取能力的同時,采用BG(Bank Group)設(shè)計(jì),重點(diǎn)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(dá)到4200MHz、4600MHz。

  DDR5

  對于未來的DDR5,2020年7月,JEDEC已正式公布DDR5標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)頻率達(dá)到4800MHz。與DDR4相比,其在速度、容量、能耗和穩(wěn)定性都有了全方位的提升。目前,部分廠家已完成DDR5內(nèi)存條的研發(fā)與發(fā)布,在不久的將來,DDR5也會逐步地推廣和普及。

  3 各類內(nèi)存條性能比較

  如今,內(nèi)存條已成為計(jì)算機(jī)乃至服務(wù)器中不可或缺的組成部分。科技發(fā)展日新月異,未來內(nèi)存條的發(fā)展會往什么趨勢前進(jìn),讓我們一起拭目以待吧!




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