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DIY攒机知识:内存条诞生内存条发展历程各类内存条性能比较

内存条已成为计算机中不可或缺的重要角色。在当今的服务器中,内存条的好坏几乎决定着服务器的性能好坏。小小身板的内存条,竟蕴藏着大大的力量与价值。

然而,在古老的计算机上是不存在内存条的。那么,它是如何出现的,又是如何逐渐发展起来并成为计算机的重要组成部分呢?这些问题,我们得从磁芯开始说起。

1、内存条的诞生

在计算机诞生初期,内存条的概念还没有出现。最早的内存都是通过磁芯的形式排列在线路上,每个磁芯和晶体管组成一个玉米粒大小的 1bit 存储器。因此,当时的计算机的内存容量十分有限,基本不超过百 K 字节。

后来,随着集成电路的逐渐发展,内存开始作为一块集成内存芯片直接焊接在主板上,体积缩小,其内存容量可达到 64KB-256KB。每个主板一般会焊上 8-9 个集成内存芯片,从而较好地满足当时的计算需求。

虽然这种设计合理有效,但是,由于集成内存芯片直接焊接在主板上,如果其中一块损坏,需要重新焊接更换,风险较高。而且,随着图形操作系统的出现,这种直接焊接主板的内存极大地限制了人们对于内存维护与拓展的渴望。因此,可插拔、模块化的内存条便呼之欲出。

2、内存条的发展历程

内存条的发展大致经历了 SIMM、EDO DRAM、SDR SDRAM、DDR 几个阶段,内存容量,也从最初的 KB 时代、MB 时代发展到目前以 GB 为单位的时代。

SIMM

1982 年,Intel 公司发布一款 80286 处理器,对应搭载该款处理器的 286 电脑就此诞生。这对内存的性能提出更高要求。为了有效提高内存容量和读写速度,独立封装的内存条就此应运而生。在最初诞生的内存条,孙大卫和杜纪川创新性地采用了 SIMM(Single In-line Memory Modules,单列直插式存储模块)接口,并创立今天仍旧耳熟能详的 Kingston(金士顿)公司。该内存条具有 30pin(针脚),容量达到 256KB。此时的内存开始呈条状结构,“内存条”一词才开始被逐渐使用。

1988-1990 年,随着 PC 发展迎来 386 时代和 486 时代,对应适配的 72pin SIMM 内存条开始出现,其单条的容量一般达到 512KB-2MB,而且仅要求两条内存条同时使用。30pin SIMM 内存条因无法与此时的计算机兼容而遭到淘汰。

EDO DRAM

1991 年到 1995 年期间,内存技术的发展较为缓慢 EDO DRAM(Extended Data Output RAM,外扩数据模式存储器)实际上属于 72pin SIMM 内存条的延伸。EDO DRAM 采用全新的寻址方式,取消了扩展数据输出内存与传输内存两个周期之间的时间间隔,在将数据发送至 CPU 时能同步访问下一个页面,从而提高速率。而且,利用当时先进的制作工艺,使得 EDO DRAM 的制作成本下降,其单条 EDO DRAM 内存的容量也提高到了 4-16MB。因此,EDO DRAM 便开始流行。

此时,Intel 的 Pentium 处理器也占据自身 486 电脑的部分市场份额。但是,由于 Pentium 及更高级别的 CPU 数据总线宽度达到 64bit 甚至更高,EDO DRAM 内存条要求必须成对使用。随着 Intel 公司的 Celeron 系列以及 AMD 公司的 K6 处理器和相关主板芯片组相继推出后,EDO DRAM 内存的性能因无法达到新一代 CPU 架构的升级需求而遭到人们的弃用,内存条便从此迈入 SDRAM 时代。

SDR SDRAM

随着内存技术的革新,原来的 SIMM 升级为 DIMM(Dual In-line Memory Modules,双列直插式存储模块),双列可传输不同数据。由此,内存条发展进入 SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous DRAM,单速率同步动态随机存储器)时代。

SDRAM 就是同步 DRAM,即其内存频率和 CPU 外频保持同步,从而提高数据传输速率。Intel 公司与 AMD 公司的频率竞备时代由此拉开。第一代的 SDR SDRAM 内存为 PC66 规范,其中的数字 66 即代表 66MHz。随着 Intel 公司与 AMD 公司的 CPU 外频不断提升,SDR SDRAM 的内存频率也从早期的 66MHz 一直发展到了 100MHz、133MHz,并逐步出现能够满足一些超频用户需求的 PC150 规范、PC166 规范。

尽管后来市场上一度出现 PC600 和 PC700。但是 PC600、PC700 分别因 Intel820 芯片组“失误”事件和成本过高而逐渐遭到大众的放弃。此时,我们熟悉的 DDR 时代来了。

Rambus DRAM

为了达到占据市场的目的,Intel 公司曾与 Rambus 公司联合在 PC 市场推广的 Rambus DRAM,简称 RDRAM。Rambus DRAM 作为 Intel 公司意图替换 SDR SDRAM 的新型内存条,其采用新一代高速简单内存架构,从而提高整个系统的性能。但是,搭配 Intel 850 芯片组,使用 RDRAM 的 Socket423 的奔腾 4 平台频率高效率低,无法与 AMD K7 和 DDR 内存条的组合相媲美。而且,RDRAM 的制造成本高。因此,RDRAM 并没有达到预想的期望。Intel 公司最终无奈地决定放弃 RDRAM,也相继投奔到 DDR 中。

DDR

2000 年,JDDEC(联合电子设备工程委员会)发布 DDR 的标准。

DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM,双速率同步动态随机存储器,简称 DDR1),即双倍速率 SDRAM,又简称为 DDR。作为 SDR SDRAM 的升级版,DDR 在时钟周期的上升沿和下降沿各传输一次信号,从而使得 DDR 的数据传输速率能达到 SDR SDRAM 的两倍,且功耗没有增加。因此,DDR 的出现获得许多主板厂家的青睐。下面出现的不同类型的内存条都属于 DDR 的衍生产品。

DDR2

2004 年,DDR2 内存条与 Intel 公司的 915/925 主板一同诞生。DDR2(Double Data Rate 2)是由 JEDEC 开发的新生代内存技术标准。DDR2 与 DDR 最大的不同之处在于 DDR2 内存拥有两倍于上一代 DDR 的数据读预取能力,即每个时钟能够以 4 倍外部总线的速度读 / 写数据,并且能够以内部控制总线 4 倍的速度运行。并且,其标准电压下降至 1.8V,从而达到省电的效果。其容量在 256MB 到 2GB 之间,以 2GB 容量为主,部分 DDR2 内存能达到 4GB。

DDR3

2007 年,DDR3 内存与 Intel 公司发布 3 系列芯片组一同诞生。DDR3 与 DDR2 的区别在于 DDR3 的电压从 DDR2 的 1.8V 降低到 1.5V,DDR3 的数据读预取也从 4-bit 翻倍到 8-bit,从而性能更好更省电。

DDR4

DDR4 在保持 DDR3 相同的数据读预取能力的同时,采用 BG(Bank Group)设计,重点提高速率和带宽。目前,存在使用 Single-ended Signaling 信号的 DDR4 和基于差分信号的 DDR4。DDR4 的频率至少 2133MHz,高频甚至能够达到 4200MHz、4600MHz。

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DDR5

对于未来的 DDR5,2020 年 7 月,JEDEC 已正式公布 DDR5 标准。其标准频率达到 4800MHz。与 DDR4 相比,其在速度、容量、能耗和稳定性都有了全方位的提升。

3、各类内存条性能比较

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如今,内存条已成为计算机乃至服务器中不可或缺的组成部分。

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