內(nèi)存的發(fā)展歷史

第第#頁(yè)共12頁(yè)內(nèi)存的發(fā)展歷史作為PC不可缺少的重要核心部件一一內(nèi)存，它伴隨著DIY硬件走過(guò)了多年歷程。從286時(shí)代的30pinSIMM內(nèi)存、486時(shí)代的72pinSIMM內(nèi)存，到Pentium時(shí)代的EDODRAM內(nèi)存、PII時(shí)代的SDRAM內(nèi)存，到P4時(shí)代的DDR內(nèi)存和目前9X5平臺(tái)的DDR2內(nèi)存。內(nèi)存從規(guī)格、技術(shù)、總線帶寬等不斷更新?lián)Q代。不過(guò)我們有理由相信，內(nèi)存的更新?lián)Q代可謂萬(wàn)變不離其宗，其目的在于提高內(nèi)存的帶寬，以滿足CPU不斷攀升的帶寬要求、避免成為高速CPU運(yùn)算的瓶頸。那么，內(nèi)存在PC領(lǐng)域有著怎樣的精彩人生呢？下面讓我們一起來(lái)了解內(nèi)存發(fā)展的歷史吧。一、歷史起源一一內(nèi)存條概念如果你細(xì)心的觀察，顯存（或緩存）在目前的DIY硬件上都很容易看到，顯卡顯存、硬盤或光驅(qū)的緩存大小直接影響到設(shè)備的性能，而寄存器也許是最能代表PC硬件設(shè)備離不開(kāi)RAM的，的確如此，如果沒(méi)有內(nèi)存，那么PC將無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，所以內(nèi)存自然成為DIY用戶討論的重點(diǎn)話題。在剛剛開(kāi)始的時(shí)候，PC上所使用的內(nèi)存是一塊塊的IC，要讓它能為PC服務(wù)，就必須將其焊接到主板上，但這也給后期維護(hù)帶來(lái)的問(wèn)題，因?yàn)橐坏┠骋粔K內(nèi)存IC壞了，就必須焊下來(lái)才能更換，由于焊接上去的IC不容易取下來(lái)，同時(shí)加上用戶也不具備焊接知識(shí)（焊接需要掌握焊接技術(shù)，同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)性也大），這似乎維修起來(lái)太麻煩。因此，PC設(shè)計(jì)人員推出了模塊化的條裝內(nèi)存，每一條上集成了多塊內(nèi)存IC，同時(shí)在主板上也設(shè)計(jì)相應(yīng)的內(nèi)存插槽，這樣內(nèi)存條就方便隨意安裝與拆卸了（如圖1），內(nèi)存的維修、升級(jí)都變得非常簡(jiǎn)單，這就是內(nèi)存〃條〃的來(lái)源。圖1,內(nèi)存條與內(nèi)存槽的出現(xiàn)小帖士：內(nèi)存（RandomAccessMemory，RAM）的主要功能是暫存數(shù)據(jù)及指令。我們可以同時(shí)寫數(shù)據(jù)到RAM內(nèi)存，也可以從RAM讀取數(shù)據(jù)。由于內(nèi)存歷來(lái)都是系統(tǒng)中最大的性能瓶頸之一，因此從某種角度而言，內(nèi)存技術(shù)的改進(jìn)甚至比CPU以及其它技術(shù)更為令人激動(dòng)。二、開(kāi)山鼻祖——SIMM內(nèi)存在80286主板發(fā)布之前，內(nèi)存并沒(méi)有被世人所重視，這個(gè)時(shí)候的內(nèi)存是直接固化在主板上，而且容量只有64?256KB，對(duì)于當(dāng)時(shí)PC所運(yùn)行的工作程序來(lái)說(shuō)，這種內(nèi)存的性能以及容量足以滿足當(dāng)時(shí)軟件程序的處理需要。不過(guò)隨著軟件程序和新一代80286硬件平臺(tái)的出現(xiàn)，呈序和硬件對(duì)內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提高速度并擴(kuò)大容量，內(nèi)存必須以獨(dú)立的封裝形式出現(xiàn)，因而誕生了前面我們所提到的〃內(nèi)存條〃概念。在80286主板剛推出的時(shí)候，內(nèi)存條采用了SIMM（SingleIn-lineMemoryModules，單邊接觸內(nèi)存模組）接口，容量為30pin、256kb，必須是由8片數(shù)據(jù)位和1片校驗(yàn)位組成1個(gè)bank正因如此我們見(jiàn)到的30pinSIMM—般是四條一起使用。自1982年P(guān)C進(jìn)入民用市場(chǎng)一直到現(xiàn)在，搭配80286處理器的30pinSIMM內(nèi)存是內(nèi)存領(lǐng)域的開(kāi)山鼻祖（如圖2）。圖2,30pinSIMM內(nèi)存隨后，在1988?1990年當(dāng)中,PC技術(shù)迎來(lái)另一個(gè)發(fā)展高峰也就是386和486時(shí)代此時(shí)CPU已經(jīng)向16bit發(fā)展，所以30pinSIMM內(nèi)存再也無(wú)法滿足需求，其較低的內(nèi)存帶寬已經(jīng)成為急待解決的瓶頸，所以此時(shí)72pinSIMM內(nèi)存出現(xiàn)了（如圖3）,72pinSIMM支持32bit快速頁(yè)模式內(nèi)存，內(nèi)存帶寬得以大幅度提升。72pinSIMM內(nèi)存單條容量一般為512KB?2MB,而且僅要求兩條同時(shí)使用，由于其與30pinSIMM內(nèi)存無(wú)法兼容，因此這個(gè)時(shí)候PC業(yè)界毅然將30pinSIMM內(nèi)存淘汰出局了。圖3,72pinSIMM內(nèi)存小帖士：72線的SIMM內(nèi)存引進(jìn)了一個(gè)FPDRAM（又叫快頁(yè)內(nèi)存），在386時(shí)代很流行。因?yàn)镈RAM需要恒電流以保存信息，一旦斷電，信息即丟失，其刷新頻率每秒鐘可達(dá)幾百次，但由于FPDRAM使用同一電路來(lái)存取數(shù)據(jù)，所以DRAM的存取時(shí)間有一定的時(shí)間間隔，這導(dǎo)致了它的存取速度并不是很快。另外，在DRAM中，由于存儲(chǔ)地址空間是按頁(yè)排列，所以當(dāng)訪問(wèn)某一頁(yè)面時(shí)，切換到另一頁(yè)面會(huì)占用CPU額外的時(shí)鐘周期。三、徘徊不前——EDODRAM內(nèi)存EDODRAM（ExtendedDateOutRAM，外擴(kuò)充數(shù)據(jù)模式存儲(chǔ)器）內(nèi)存，這是1991年到1995年之間盛行的內(nèi)存條，EDO-RAM同F(xiàn)PDRAM極其相似，它取消了擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個(gè)存儲(chǔ)周期之間的時(shí)間間隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU的同時(shí)去訪問(wèn)下一個(gè)頁(yè)面，故而速度要比普通DRAM快15?30%。工作電壓為一般為5V帶寬32bit，速度在40ns以上，其主要應(yīng)用在當(dāng)時(shí)的486及早期的Pentium電腦上（如圖4）。圖4，不同規(guī)格的EDODRAM內(nèi)存在1991年到1995年中，讓我們看到一個(gè)尷尬的情況，那就是這幾年內(nèi)存技術(shù)發(fā)展比較緩慢，幾乎停滯不前，所以我們看到此時(shí)EDORAM有72pin和168pin并存的情況，事實(shí)上EDO內(nèi)存也屬于72pinSIMM內(nèi)存的范疇,不過(guò)它采用了全新的尋址方式。EDO在成本和容量上有所突破，憑借著制作工藝的飛速發(fā)展，此時(shí)單條EDO內(nèi)存的容量已經(jīng)達(dá)到4?16MB。由于Pentium及更高級(jí)別的CPU數(shù)據(jù)總線寬度都是64bit甚至更高，所以EDORAM與FPMRAM都必須成對(duì)使用（如圖5）。圖5,EDODRAM內(nèi)存

四、T弋經(jīng)典——SDRAM內(nèi)存自IntelCeleron系列以及AMDK6處理器以及相關(guān)的主板芯片組推出后，EDODRAM內(nèi)存性能再也無(wú)法滿足需要了，內(nèi)存技術(shù)必須徹底得到個(gè)革新才能滿足新一代CPU架構(gòu)的需求，此時(shí)內(nèi)存開(kāi)始進(jìn)入比較經(jīng)典的SDRAM時(shí)代。第一代SDRAM內(nèi)存為PC66規(guī)范（如圖6），但很快由于Intel和AMD的頻率之爭(zhēng)將CPU外頻提升到了100MHz，所以PC66內(nèi)存很快就被PC100內(nèi)存取代（如圖7），接著133MHz外頻的PIII以及K7時(shí)代的來(lái)臨，PC133規(guī)范也以相同的方式進(jìn)一步提升SDRAM的整體性能，帶寬提高到1GB/sec以上（如圖8）。由于SDRAM的帶寬為64bit，正好對(duì)應(yīng)CPU的64bit數(shù)據(jù)總線寬度，因此它只需要一條內(nèi)存便可工作，便捷性進(jìn)一步提高。在性能方面，由于其輸入輸出信號(hào)保持與系統(tǒng)外頻同步，因此速度明顯超越EDO內(nèi)存。圖6，PC66SDRAM內(nèi)存■=*J■'-_=圖6，PC66SDRAM內(nèi)存■=*J■'-_=-TE■.:Hii?filudit,肺彷M?；鬲圖7,PC100SDRAM圖7,PC100SDRAM內(nèi)存圖8,PC133SDRAM內(nèi)存不可否認(rèn)的是，SDRAM內(nèi)存由早期的66MHz，發(fā)展后來(lái)的100MHz、133MHz，盡管沒(méi)能徹底解決內(nèi)存帶寬的瓶頸問(wèn)題，但此時(shí)CPU超頻已經(jīng)成為DIY用戶永恒的話題，所以不少用戶將品牌好的PC100品牌內(nèi)存超頻到133MHz使用以獲得CPU超頻成功，值得一提的是，為了方便一些超頻用戶需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些PC150、PC166規(guī)范的內(nèi)存（如圖9）。NGMJII叭難如出收?qǐng)D9，NGMJII叭難如出收?qǐng)D9，PC150SDRAM內(nèi)存五、曲高和寡RambusDRAM內(nèi)存盡管SDRAMPC133內(nèi)存的帶寬可提高帶寬到1064MB/S，加上Intel已經(jīng)開(kāi)始著手最新的Pentium4計(jì)劃，所以SDRAMPC133內(nèi)存不能滿足日后的發(fā)展需求，此時(shí)，Intel為了達(dá)到獨(dú)占市場(chǎng)的目的，與Rambus聯(lián)合在PC市場(chǎng)推廣RambusDRAM內(nèi)存（稱為RDRAM內(nèi)存）。與SDRAM不同的是，其采用了新一代高速簡(jiǎn)單內(nèi)存架構(gòu)，基于一種類RISC（ReducedInstructionSetComputing，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）理論，這個(gè)理論可以減少數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，使得整個(gè)系統(tǒng)性能得到提高（如圖10）。在AMD與Intel的競(jìng)爭(zhēng)中，這個(gè)時(shí)候是屬于頻率競(jìng)備時(shí)代，所以這個(gè)時(shí)候CPU的主頻在不斷提升，Intel為了蓋過(guò)AMD，推出高頻Pentium皿以及Pentium4處理器，因此RambusDRAM內(nèi)存是被InteI看著是未來(lái)自己的競(jìng)爭(zhēng)殺手劍，RambusDRAM內(nèi)存以高時(shí)鐘頻率來(lái)簡(jiǎn)化每個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)量，因此內(nèi)存帶寬相當(dāng)出色，如PC10661066MHz32bits帶寬可達(dá)至U4.2GByte/sec,RambusDRAM曾一度被認(rèn)為是Pentium4的絕配。盡管如此，RambusRDRAM內(nèi)存生不逢時(shí)，后來(lái)依然要被更高速度的DDR〃掠奪〃其寶座地位，在當(dāng)時(shí)，PC600、PC700的RambusRDRAM內(nèi)存因出現(xiàn)Intel820芯片組〃失誤事件〃、PC800RambusRDRAM因成本過(guò)高而讓Pentium4平臺(tái)咼咼在上（如圖11），無(wú)法獲得大眾用戶擁戴，種種問(wèn)題讓RambusRDRAM胎死腹中，Rambus曾希望具有更高頻率的PC1066規(guī)范RDRAM來(lái)力挽狂瀾，但最終也是拜倒在DDR內(nèi)存面前。圖11，PC800RambusRDRAM內(nèi)存六、再續(xù)經(jīng)典——DDR內(nèi)存DDRSDRAM（DualDateRateSDRAM）簡(jiǎn)稱DDR，也就是〃雙倍速率SDRAM〃的意思。DDR可以說(shuō)是SDRAM的升級(jí)版本，DDR在時(shí)鐘信號(hào)上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù),這使得DDR的數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM的兩倍。由于僅多采用了下降緣信號(hào)，因此并不會(huì)造成能耗增加。至于定址與控制信號(hào)則與傳統(tǒng)SDRAM相同，僅在時(shí)鐘上升緣傳輸。DDR內(nèi)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(chǎng)空間，繼而一步步在頻率上高歌猛進(jìn)，最終彌補(bǔ)內(nèi)存帶寬上的不足。第一代DDR200規(guī)范并沒(méi)有得到普及，第二代PC266DDRSRAM（133MHz時(shí)鐘x2倍數(shù)據(jù)傳輸二266MHz帶寬）是由PC133SDRAM內(nèi)存所衍生出的，它將DDR內(nèi)存帶向第一個(gè)高潮，目前還有不少賽揚(yáng)和AMDK7處理器都在采用DDR266規(guī)格的內(nèi)存（如圖12），其后來(lái)的DDR333內(nèi)存也屬于一種過(guò)度（如圖13），而DDR400內(nèi)存成為目前的主流平臺(tái)選配（如圖14），雙通道DDR400內(nèi)存已經(jīng)成為800FSB處理器搭配的基本標(biāo)準(zhǔn),隨后的DDR533規(guī)范則成為超頻用戶的選擇對(duì)象（如圖15）。圖12，DDR266內(nèi)存圖13，DDR333內(nèi)存圖14,圖14,DDR400內(nèi)存KitJCMAX256MBDDR-500貝掙無(wú)IC33MbX?PAAMPTBe2D-3@KS4G【貉加S>M：E43011801001口円圖15,DDR533內(nèi)存七、今日之星——DDR2內(nèi)存隨著CPU性能不斷提高，我們對(duì)內(nèi)存性能的要求也逐步升級(jí)。不可否認(rèn)，緊緊依高頻率提升帶寬的DDR遲早會(huì)力不從心，因此JEDEC組織很早就開(kāi)始醞釀DDR2標(biāo)準(zhǔn)，加上LGA775接口的915/925以及最新的945等新平臺(tái)開(kāi)始對(duì)DDR2內(nèi)存的支持，所以DDR2內(nèi)存將開(kāi)始演義內(nèi)存領(lǐng)域的今天。DDR2能夠在100MHz的發(fā)信頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400MB/S的帶寬，而且其接口將運(yùn)行于1.8V電壓上，從而進(jìn)一步降低發(fā)熱量，以便提高頻率。此外，DDR2將融入CAS、OCD、ODT等新性能指標(biāo)和中斷指令，提升內(nèi)存帶寬的利用率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，針對(duì)PC等市場(chǎng)的DDR2內(nèi)存將擁有400、533、667MHz等不同的時(shí)鐘頻率（如圖16）。高端的DDR2內(nèi)存將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II內(nèi)存將采用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR2內(nèi)存將采用0?13微米的生產(chǎn)工藝，內(nèi)存顆粒的電壓為1.8V,容量密度為512MB。512MB。圖16，DDR2533內(nèi)存內(nèi)存技術(shù)在2005年將會(huì)毫無(wú)懸念，SDRAM為代表的靜態(tài)內(nèi)存在五年內(nèi)不會(huì)普及。QBM與RDRAM內(nèi)存