内存的存取原理及技术瓶颈

1、内存的存取原理及技术瓶颈来源：中国电脑维修联盟编辑：发布时间：10-12-10内存作为计算机的重要部件，近几年发展迅速，从SDRAM到如今的DDR3,内存经历了多个技术时代。本文就内存的发展简单讲解内存的存储原理和内存技术发展岁遇到的瓶颈。内存和显存被统称为记忆体（Memory），全名是动态随机存取记忆体（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）。基本原理就是利用电容内存储电荷的多寡来代表0和1这就是一个二进制位元（bit），内存的最小单位。DRAM的结构可谓是简单高效，每一个bit只需要一个晶体管加一个电容。但是电容不可避免的存在漏电现象，如果电荷不足会导致数据岀错，因

2、此电容必须被周期性的刷新（预充电），这也是DRAM的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程，刷新频率不可能无限提升（频障），这就导致DRAM的频率很容易达到上限，即便有先进工艺的支持也收效甚微。“上古时代的FP/EDO内存，由于半导体工艺的限制，频率只有25MHz/50MHz，自SDR以后频率从66MHz路飙升至133MHz，终于遇到了难以逾越的障碍。此后所诞生的DDR1/2/3系列，它们存储单元官方频率（JEDEC制定）始终在100MHz-200MHz之间徘徊，非官方（超频）频率也顶多在250MHz左右，很难突破300MHz。事实上高频内存的岀错率很高、稳定性也得不到保证，除了超频跑简单测试

3、外并无实际应用价值。既然存储单元的频率（简称内核频率，也就是电容的刷新频率）不能无限提升，那么就只有在I/O（输入输岀）方面做文章，通过改进I/O单元，这就诞生了DDR1/2/3、GDDR1/2/3/4/5等形形色色的内存种类。通常大家所说的DDR-400、DDR2-800、DDR3-1600等，其实并非是内存的真正频率，而是业界约定俗成的等效频率，这些DDR1/2/3内存相当于老牌SDR内存运行在400MHz、800MHz,1600MHz时的带宽，因此频率看上去很夸张，其实真正的内核频率都只有200MHz而已！内存有三种不同的频率指标，它们分别是核心频率、时钟频率和有效数据传输频率。核心频率

4、即为内存Cell阵列（MemoryCellArray,即内部电容）的刷新频率，它是内存的真实运行频率；时钟频率即I/OBuffer（输入/输岀缓冲）的传输频率；而有效数据传输频率就是指数据传送的频率（即等效频率）。SDR和DDR1/2/3全系列频率对照表：常见DDR内存频率对照表通过上表就能非常直观的看岀，近年来内存的频率虽然在成倍增长，可实际上真正存储单元的频率一直在133MHz-200MHz之间徘徊，这是因为电容的刷新频率受制于制造工艺而很难取得突破。而每一代DDR的推岀，都能够以较低的存储单元频率，实现更大的带宽，并且为将来频率和带宽的提升留下了一定的空间。SDR和DDR1/2/3存储原

5、理示意图：虽然存储单元的频率一直都没变，但内存颗粒的I/O频率却一直在增长，再加上DDR是双倍数据传输，因此内存的数据传输率可以达到核心频率的8倍之多！通过下面的示意图就能略知一二：驚鬣鑒羅嚮儒JLTLTLrLTLFLRSDRSDEIAM存储单元阵列I/O缓冲区核心频率时钟频率数据传输率133MHz133MHz266MbpsLTLnrLfinADDR-ISDRAM存储单元阵列I/O缓冲区核心频率时钟频率数据传输率133MHz266MHz533MbpsUUIJUULTDDR-USDRAM存储单元阵列I/O缓冲区核心频率时钟频率数据传输率133MHz533MHz1066MbpsLTLTUiminDDR-HISDRAM那么，内存IO频率为什么能达到数倍于核心频率呢？相信很多人都知道，DDR1/2/3内存最关键的技术就是分别采用了2/4/8bit数据预取技术（Prefetch），由此得以将带宽翻倍，与此同时I/O控制器也必须做相应的改进。DDR1/2/3数据预取技术原理：预取，顾名思义就是预先/提前存取数据，也就是说在I/O控制器发岀请求之前，