見證內(nèi)存發(fā)展歷史省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)

見證PC發(fā)展歷史:細(xì)數(shù)內(nèi)存發(fā)展歷程

從286時(shí)代30PinSIMM內(nèi)存、486時(shí)代72PinSIMM內(nèi)存，到Pentium時(shí)代EDODRAM內(nèi)存、PII時(shí)代SDRAM內(nèi)存，到P4時(shí)代DDR內(nèi)存和當(dāng)前9X5平臺(tái)DDR2內(nèi)存。內(nèi)存從規(guī)格、技術(shù)、總線帶寬等不停更新?lián)Q代。不過我們有理由相信，內(nèi)存更新?lián)Q代可謂萬變不離其宗，其目標(biāo)在于提升內(nèi)存帶寬，以滿足CPU不停攀升帶寬要求、防止成為高速CPU運(yùn)算瓶頸。1/25一、歷史起源——內(nèi)存條概念在剛才開始時(shí)候，PC上所使用內(nèi)存是一塊塊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)帶來問題，因?yàn)橐坏┠骋粔K內(nèi)存IC壞了，就必須焊下來才能更換，因?yàn)楹附由先C不輕易取下來，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），這似乎維修起來太麻煩。2/25一、歷史起源——內(nèi)存條概念所以，PC設(shè)計(jì)人員推出了模塊化條裝內(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)對(duì)應(yīng)內(nèi)存插槽，這么內(nèi)存條就方便隨意安裝與拆卸了（如圖1），內(nèi)存維修、升級(jí)都變得非常簡(jiǎn)單，這就是內(nèi)存“條”起源。3/25二、開山鼻祖——SIMM內(nèi)存在80286主板公布之前，內(nèi)存并沒有被世人所重視，這個(gè)時(shí)候內(nèi)存是直接固化在主板上，而且容量只有64～256KB，對(duì)于當(dāng)初PC所運(yùn)行工作程序來說，這種內(nèi)存性能以及容量足以滿足當(dāng)初軟件程序處理需要。不過伴隨軟件程序和新一代80286硬件平臺(tái)出現(xiàn)，程序和硬件對(duì)內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提升速度并擴(kuò)大容量，內(nèi)存必須以獨(dú)立封裝形式出現(xiàn)，因而誕生了前面我們所提到“內(nèi)存條”概念。4/25二、開山鼻祖——SIMM內(nèi)存在80286主板剛推出時(shí)候，內(nèi)存條采取了SIMM（SingleInlineMemoryModules，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，我們見到30PinSIMM普通是四條一起使用。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30pinSIMM內(nèi)存是內(nèi)存領(lǐng)域開山鼻祖。5/25二、開山鼻祖——SIMM內(nèi)存在隨即1988～1990幾年中，PC技術(shù)迎來另一個(gè)發(fā)展高峰，也就是386和486時(shí)代，此時(shí)CPU已經(jīng)向16位發(fā)展，所以30PinSIMM內(nèi)存再也無法滿足需求，其較低內(nèi)存帶寬已經(jīng)成為急待處理瓶頸，所以此時(shí)72PinSIMM內(nèi)存出現(xiàn)了。72PinSIMM支持32位快速頁模式內(nèi)存，內(nèi)存帶寬得以大幅度提升。72PinSIMM內(nèi)存單條容量普通為512KB～2MB，而且僅要求兩條同時(shí)使用，因?yàn)槠渑c30PinSIMM內(nèi)存無法兼容，所以這個(gè)時(shí)候PC業(yè)界毅然將30PinSIMM內(nèi)存淘汰出局了。6/25二、開山鼻祖——SIMM內(nèi)存72線SIMM內(nèi)存引進(jìn)了一個(gè)FPDRAM（又叫快頁內(nèi)存），在386時(shí)代很流行。因?yàn)镈RAM需要恒電流以保留信息，一旦斷電，信息即丟失，其刷新頻率每秒鐘可達(dá)幾百次，但因?yàn)镕PDRAM使用同一電路來存取數(shù)據(jù)，所以DRAM存取時(shí)間有一定時(shí)間間隔，這造成了它存取速度并不是很快。另外，在DRAM中，因?yàn)榇娣诺刂房臻g是按頁排列，所以當(dāng)訪問某一頁面時(shí)，切換到另一頁面會(huì)占用CPU額外時(shí)鐘周期。7/25三、徘徊不前——EDODRAM內(nèi)存EDODRAM（ExtendedDataOutRAM，外擴(kuò)充數(shù)據(jù)模式存放器）內(nèi)存，這是1991年到1995年之間盛行內(nèi)存條，EDO-RAM同F(xiàn)PDRAM極其相同，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)存放周期之間時(shí)間間隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU同時(shí)去訪問下一個(gè)頁面，故而速度要比普通DRAM快15~30%。工作電壓為普通為5V，帶寬32位，速度在40ns以上，主要應(yīng)用在當(dāng)初486及早期Pentium電腦上。8/25三、徘徊不前——EDODRAM內(nèi)存9/25三、徘徊不前——EDODRAM內(nèi)存在1991年到1995年內(nèi)存技術(shù)發(fā)展比較遲緩，此時(shí)EDORAM有72Pin和168Pin并存情況，實(shí)際上EDO內(nèi)存也屬于72PinSIMM內(nèi)存范圍，不過它采取了全新尋址方式。EDO在成本和容量上有所突破，憑借著制作工藝飛速發(fā)展，此時(shí)單條EDO內(nèi)存容量已經(jīng)到達(dá)4～16MB。因?yàn)镻entium及更高級(jí)別CPU數(shù)據(jù)總線寬度到達(dá)64位甚至更高，所以EDORAM與FPMRAM都必須成對(duì)使用。10/25三、徘徊不前——EDODRAM內(nèi)存11/25四、一代經(jīng)典——SDRAM內(nèi)存自IntelCeleron系列以及AMDK6處理器以及相關(guān)主板芯片組推出后，EDODRAM內(nèi)存性能再也無法滿足需要了，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)需求，此時(shí)內(nèi)存開始進(jìn)入比較經(jīng)典SDRAM時(shí)代。12/25四、一代經(jīng)典——SDRAM內(nèi)存第一代SDRAM內(nèi)存為PC66規(guī)范，但很快CPU外頻提升到了100MHz，所以PC66內(nèi)存就被PC100內(nèi)存取代，接著133MHz外頻PIII以及K7時(shí)代降臨，PC133規(guī)范也以相同方式深入提升SDRAM整體性能，帶寬提升到1GB/s以上。因?yàn)镾DRAM位寬為64位，恰好對(duì)應(yīng)CPU64位數(shù)據(jù)總線寬度，所以它只需要一條內(nèi)存便可工作，便捷性深入提升。在性能方面，因?yàn)槠漭斎胼敵鲂盘?hào)保持與系統(tǒng)外頻同時(shí)，所以速度顯著超越EDO內(nèi)存。13/25四、一代經(jīng)典——SDRAM內(nèi)存14/25四、一代經(jīng)典——SDRAM內(nèi)存不可否定是，SDRAM內(nèi)存由早期66MHz，發(fā)展以后100MHz、133MHz，盡管沒能徹底處理內(nèi)存帶寬瓶頸問題，但此時(shí)CPU超頻已經(jīng)成為DIY用戶永恒話題，所以不少用戶將品牌好PC100品牌內(nèi)存超頻到133MHz使用以取得CPU超頻成功，值得一提是，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)范內(nèi)存。15/25五、曲高和寡——RambusDRAM內(nèi)存盡管SDRAMPC133內(nèi)存帶寬可提升帶寬到1064MB/s，加上Intel已經(jīng)開始著手最新Pentium4計(jì)劃，所以SDRAMPC133內(nèi)存不能滿足日后發(fā)展需求，此時(shí)，Intel為了到達(dá)獨(dú)占市場(chǎng)目標(biāo)，與Rambus聯(lián)合在PC市場(chǎng)推廣RambusDRAM內(nèi)存（稱為RDRAM內(nèi)存）。與SDRAM不一樣是，其采取了新一代高速簡(jiǎn)單內(nèi)存架構(gòu)，基于一個(gè)類RISC(ReducedInstructionSetComputing，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))理論，這個(gè)理論能夠降低數(shù)據(jù)復(fù)雜性，使得整個(gè)系統(tǒng)性能得到提升。16/25五、曲高和寡——RambusDRAM內(nèi)存在AMD與Intel競(jìng)爭(zhēng)中，這個(gè)時(shí)期屬于頻率競(jìng)備時(shí)代，所以這個(gè)時(shí)候CPU主頻在不停提升，Intel為了蓋過AMD，推出高頻PentiumⅢ以及Pentium4處理器，所以RambusDRAM內(nèi)存是被Intel看著是未來自己競(jìng)爭(zhēng)殺手锏，RambusDRAM內(nèi)存以高時(shí)鐘頻率來簡(jiǎn)化每個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)量，所以內(nèi)存帶寬相當(dāng)出眾，如PC1066（1066MHz32bits帶寬）可到達(dá)4.2GB/s，RambusDRAM曾一度被認(rèn)為是Pentium4絕配。盡管如此，RambusRDRAM內(nèi)存生不逢時(shí)，以后依然要被更高速度DDR“掠奪”其寶座地位，在當(dāng)初，PC600、PC700RambusRDRAM內(nèi)存因出現(xiàn)Intel820芯片組“失誤事件”、PC800RambusRDRAM因成本過高而讓Pentium4平臺(tái)高高在上，無法取得大眾用戶擁戴，種種問題讓RambusRDRAM胎死腹中，Rambus曾希望含有更高頻率PC1066規(guī)范RDRAM來力挽狂瀾，但最終也是拜倒在DDR內(nèi)存面前。17/25五、曲高和寡——RambusDRAM內(nèi)存18/25六、再續(xù)經(jīng)典——DDR內(nèi)存DDRSDRAM(DualDataRateSDRAM)簡(jiǎn)稱DDR，也就是“雙倍速率SDRAM“意思。DDR能夠說是SDRAM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數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM兩倍。因?yàn)閮H多采取了下降沿信號(hào)，所以并不會(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)鐘上升沿傳輸。19/25六、再續(xù)經(jīng)典——DDR內(nèi)存DDR內(nèi)存是作為一個(gè)在性能與成本之間折中處理方案，其目標(biāo)是快速建立起牢靠市場(chǎng)空間，繼而一步步在頻率上高歌猛進(jìn)，最終填補(bǔ)內(nèi)存帶寬上不足。第一代DDR200規(guī)范并沒有得到普及，第二代PC266DDRSRAM（133MHz時(shí)鐘×2倍數(shù)據(jù)傳輸＝266MHz帶寬）是由PC133SDRAM內(nèi)存所衍生出，它將DDR內(nèi)存帶向第一個(gè)高潮，當(dāng)前還有不少賽揚(yáng)和AMDK7處理器都在采取DDR266規(guī)格內(nèi)存。20/25六、再續(xù)經(jīng)典——DDR內(nèi)存以后DDR333內(nèi)存也屬于一個(gè)過渡產(chǎn)品，而雙通道DDR400內(nèi)存成為800FSB處理器搭配基本標(biāo)準(zhǔn)，隨即DDR533規(guī)范則成為超頻用戶選擇對(duì)象。21/25七、今日之星——DDR2內(nèi)存伴隨CPU性能不停提升，我們對(duì)內(nèi)存性能要求也逐步升級(jí)。不可否定，緊緊依靠頻率提升帶寬DDR遲早會(huì)力不從心，所以JEDEC組織很早就開始醞釀DDR2標(biāo)準(zhǔn)。JEDEC（JointElectronDeviceEngineeringCouncil），電子元件工業(yè)聯(lián)合會(huì)。JEDEC是由生產(chǎn)廠商們制訂國際性協(xié)議，主要為計(jì)算機(jī)內(nèi)存制訂。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存通常指是符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)一組內(nèi)存。22/25七、今日之星——DDR2內(nèi)存DDR2能夠在100MHz發(fā)信頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400MB/s帶寬，而且其接口將運(yùn)行于1.8V電壓上，從而深入降低發(fā)燒量，方便提升頻率。另外，DDR2將融入CAS、OCD、ODT等新性能指標(biāo)和中止指令，提升內(nèi)存帶寬利用率。從JEDEC組織者闡述DDR2標(biāo)準(zhǔn)來看，針對(duì)PC等市場(chǎng)DDR2內(nèi)存將擁有400、533、667MHz等不一樣時(shí)鐘頻率。高端DDR2內(nèi)存將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II內(nèi)存將采取200、220、240針腳FBGA封裝形式。最初DDR2內(nèi)存將采取0.13微米生產(chǎn)工藝，內(nèi)存顆粒電壓為1.8V，容量密度為512MB。23/25七、今日之星——DDR2內(nèi)存24/25七、今日之星——DDR2內(nèi)存SDRAM為代表靜態(tài)內(nèi)存在五年內(nèi)不會(huì)普及。QBM與RDRAM內(nèi)存也難以挽回頹勢(shì)，所以D