内存条发展史.doc

学习资料收集于网络，仅供参考内存发展的历史作为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EDO DRAM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领域有着怎样的精彩人生呢？下面让我们一起来了解吧。一、历史起源内存条 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，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 的出现小帖士：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 以及其它技术更为令人激动。二、开山鼻祖SIMM 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，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 小帖士：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EDO DRAM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，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SDRAM 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66MHz，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Rambus DRAM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 PC133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DDR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、今日之星DDR2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，从而进一步降低发热量，以便提高频率。此外，DDR2 将融入CAS、OCD、ODT 等新性能指标和中断指令，提升内存带宽的利用率。从JEDEC组织者阐述的DDR2标准来看，针对PC等市场的DDR2内存将拥有400、533、 667MHz等不同的时钟频率（如图16）。高端的DDR2内存将拥有800、1000MHz两种频率。DDR-II内存将采用200-、220-、 240-针脚的FBGA封装形式。最初的DDR2内存将采用0.13微米的生产工艺，内存颗 粒的电压为1.8V，容量密度为512MB。图16，DDR2 533内存 内存技术在2005年将会毫无悬念，SDRAM为代表的静态内存在五年内不会普及。QBM与RDRAM内存也难以挽回颓势，因此DDR与DDR2共存时 代将是铁定的事实。在AMD的Athlon 64使用DDR400内存控制器的情况下，未来对于高频率内存的需求量可能比较小，而且DDR2内存的发展空间也将取决于AMD是否改进内存控 制器。根据摩尔定理，只要DIY硬件在更新换代，内存规格也将不断更替，比如目前的DDR3有望取代现有的DDR2，而未来的FB- DIMM内存又将是另一个更好解决方案。从PC技术发展情况来看，实际上内存的 发展，也代表了DIY硬件领域的发展历史，同时它也牵动并影响者整个DIY硬件技术的不管革新-截止2009年以前八、最新内存条DDR3逐渐取代DDR2一年前大家都用DDR内存 一年以后DDR内存以死，DDR2内存一统天下，DDR3内存再生出现 未来一年DDR2内存是否走向衰亡。 回顾DDR2内存的成功 2006刚开始DDR内存还是主流，但由于AMD在06年第二季度发布全新的AM2接口，引进了DDR2内存的支持，再也不支持DDR内存。再加上 Intel力挺DDR2内存，致使DDR2内存慢慢崛起。现在由于价格低廉，已经完全取代DDR内存的地位，市面上还会购买DDR内存的人微乎其 微，DDR内存已被DDR2打死。一件事物的兴起，不仅要有外因的推动，自身本质也是最重要的。 外部因素，促使成为主流 1.Socket M2架构处理器盛行，内嵌了DDR2的内存控制器而非DDR1 2.从I9X5芯片组开始，Intel就已经开始下定决心将LGA775、PCI-E与DDR2这几大变革普及到底 3.高频率，现在DDR2可以达到1066MHz，DDR内存最高为400MHz 4.价 格，同样512MB容量，DDR 400比DDR2 667贵50100元 内部因素，胜于DDR内存 1.电压也比DDR的2.5v低许多，在1.8v的同频率下DDR2可比DDR低一半功耗，高频低功耗 是DDR2内存的优点 2.DDR2采用更低发热量，更低功耗的情况下，反而获得更快的频率提升，突破 标准DDR的400MHZ限制 3.DDR2内存可进行4bit预读取。两倍于标准DDR内存的 2BIT预读取 虽说DDR2与DDR名字仅一字之差，但它们可以说是质的不同了。由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准DDR2 SDRAM，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据 读预取）。 DDR2针脚为240Pin，而DDR内存为180Pin，因此在不能在同一款主板上使用，而现在主板都是支持240Pin接口的，致使DDR注定要走向 灭亡。 DDR2内存的好日子还没过上几天，它的下一代产品DDR3横空出世，又成为了人们关注的对象。DDR2的挑战已经来临。 由于缺乏处理器厂商的支持，DDR3内存也一直只是概念中的产品。但有很多厂商都公布了DDR3内存模组。就具体的设计来看，DDR3与DDR2的基础架 构并没有本质的不同。从某种角度讲，DDR3是为了解决DDR2发展所面临的限制而催生的产物。那是否可以取代DDR2内存呢？英飞凌DDR3内存模组 内部因素，胜于DDR2 1. 8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，这样DRAM内核的频率只有接口频率的 1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。 2. DDR3的数据传输率高达 1.6Gb/s，是目前DDR2的两倍 3. 采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负 担。 4. 采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，增加异步重置 （Reset）与ZQ校准功能。 外部因素，促使发展 自身条件达到普及的标准，那就要看外在的因素的影响。首先Intel将会于2007年第二季起，推出支援DDR3内存模组、产品代号为Bearlake的 芯片组产品，但是Intel预计DDR3内存可能在2009年才有望成为市场主流，Intel芯片组事业部总经理Malinowski说，到那时市场才能 准备好接受DDR3内存。 其次AMD也明确表示将会在新一代处理器K8L中，提供对DDR3内存的支持。 生产厂商，三星将于2007年第二季开始出货桌面系统用DDR3-800/1066产品，第三季推出DDR3-1333。但要在2008年下半年才会推出 最高速的DDR3-1600产品。而行动平台则要在2008年第一季才会导入DDR3产品，速度为DDR3-800/1066，2009年第一季则会提升 至DDR3-1333。而目前内存生厂商奇梦达（Qimonda AG）和美光科技（Micron Technology Inc.）先于三星电子已经开始交付DDR3内存样品，全球内存行业“掌门”三星电子在DDR3方面处于落后地位。 虽然多方面已经就绪，预计07年下半年DDR3就可以推出，可是想要替代DDR2内存目前还是不可能做到的。因为成本问题是关键，就算你性能再强，你价格 高可能会普及起来吗？就像目前顶级显卡8800GTX，高昂的价格有多少人可以买得起呢。2009年DDR2内存将不复存在 从iSuppli于2006年第三季作出的DDR3对比DDR2出货量与价格预估报告可以看出，2007年DDR3内存模组出货仅占DDR3与DDR2内 存模组市场总和不足一成，而DDR3内存模组售价平均比DDR2高出约五成。2008年DDR3内存模组出货将会提升至25%，而售价将会大幅贴近 DDR2内存，但预计要直至2009年，市场才可能出现交替。 DDR3推出毫无疑问是阻止不了的，虽然DDR3内存要到2009年才能成为主流，但是各大内存厂商还是很看好DDR3的前景。对款DDR3内存的工程样 品相继公布，下面我们就先一睹目前已经出现过的DDR3内存。 在Computex 2006台北会展上，威刚率先展出DDR3内存。威刚此次展示的vitesta DDR3无缓冲DIMM内存包括DDR3-1066和DDR3-1333两种规格。威刚 DDR3-1066 威刚DDR3-1066单条容量为1GB，针脚数240，核心电压1.5+/-0.1V，延迟设定为CL7。威刚 DDR3-1333 同威刚DDR3-1066一样，单条容量均为1GB，针脚数240，核心电压1.5+/-0.1V，延迟设定为CL7。 在威刚最新推出的DDR3内存中，加入了数据同步设计(Data Synchronization)，使电压降低为1.5V，这对以省电为诉求的笔记本计算机而言，电池续航力增加，电池寿命及热量可得到更好的改善。威刚 DDR3系列初期将提供512M、1G容量规格，采用BGA封装，未来根据市场需求，相对地会推出2GB和4GB的更高容量。 去年我国台北世界贸易中心举行的Computex 2006大会上，Elixir公司展示了DDR3内存。 512MB DDR31066内存1GB DDR3-1066内存 这次展示的DDR3 512MB与1GB的模型，工作频率都为1066MHz，代号为PC3-8500，工作电压为1.5V，采用240pin针脚，目前展示的还只是模型，据 悉到2007年DDR3内存有望商业化。 金邦（Geil）科技股份有限公司是世界上专业的内存模块制造商之一，是第一家以汉字注册的内存品牌。在去年亚洲最大专业计算机展Computex 2006大会上，金邦再一次展示了其超凡的实力，推出了DDR3内存。金邦DDR3-667内存 金邦DDR3内存的样品起始为667MHz，经过调整可以达到DDR3-1333MHZ。作为深受超频爱好者好评的金邦内存，想必在DDR3上也会有不错 的表现，大家拭目以待吧。 三星2006年展示了他们的DDR3内存产品，尽管这种内存还没有正式确定规格，但是该产品已经可以稳定工作，在展示中循环运行3DMark06没有出现 任何问题。三星DDR3内存对款三星DDR3内存 三星展示的内存为1GB容量的DDR3模块，工作频率将是800Mhz1.6GHz，采用标准的DIMM、SO-DIMM接口。 在2006年IDF上，Intel展示了下一代Bearlake芯片组建的系统。同时还展示了，下一带内存主流产品DDR3。 众多DDR3内存模组，有尔必达、现代、美光、奇梦达、三星等。尔必达DDR3 Intel这次展示的DDR3内存，运行频率为1066MHz(CL=7)，240针脚设计。预计Bearlake芯片组发布时可看到DDR3-1333 内存，从而与前端总线1:1同步。 南亚近日展示了他们面向零售市场计划推出的DDR3内存产品，这样的内存产品会在对应的芯片组、主板上市才会发布。 DDR3内存颗粒 上面这根频率为1066MHz的1GB内存工作电压1.5V，内部设定为