一文了解存储器ddr发展史-凯发旗舰

存储器的主要功能是存储程序和各种数据,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。本次给大家介绍存储器的发展历程。

一、rom和ram的概念理解

常见存储器分类图示

首先,要了解一下存储的基础部分:rom和ram。

ram:随机存取存储器(random access memory)又称作"随机存储器",是与cpu直接交换数据的内部存储器,也叫主存(内存)。它可以随时读写,而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。当电源关闭时ram不能保留数据。如果需要保存数据,就必须把它们写入一个长期的存储设备中(例如硬盘)。ram和rom相比,两者的最大区别是ram在断电以后保存在上面的数据会自动消失,而rom不会自动消失,可以长时间断电保存。

rom:只读存储器。rom所存数据,一般是装入整机前事先写好的,整机工作过程中只能读出,而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。rom所存数据稳定,断电后所存数据也不会改变。

ram(随机存储器)可以分为sram(静态随机存储器)和dram(动态随机存储器)。

sram(static random access memory,静态随机存储器),它是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。优点是速度快,不必配合内存刷新电路,可提高整体的工作效率。缺点是集成度低,功耗较大,相同的容量体积较大,而且价格较高,少量用于关键性系统以提高效率。

dram(dynamic random access memory,动态随机存储器)是最为常见的系统内存。dram只能将数据保持很短的时间。为了保持数据,dram使用电容存储,所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。

sdram(synchronous dynamic random access memory,同步动态随机存取存储器),是在dram的基础上发展而来,为dram的一种,同步是指memory工作需要同步时钟,内部命令的发送与数据的传输都以时钟为基准;动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;随机是指数据不是线性依次存储,而是由指定地址进行数据读写。

ddr sdram又是在sdram的基础上发展而来,这种改进型的dram和sdram是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存,而且它有着成本优势。

二、sdram发展历程介绍

在最初的个人电脑上是没有内存条的,内存是直接以dip芯片的形式安装在主板的dram插座上面,需要安装8到9颗这样的芯片,容量只有64kb到256kb,要扩展相当困难,但这对于当时的处理器以及程序来说这已经足够了,直到80286的出现硬件与软件都在渴求更大的内存,只靠主板上的内存已经不能满足需求了,于是内存条就诞生了。

远古的30pin sipp (single in-line pin package) 接口,针脚的定义其实与30pin simm一样的sipp很快就被simm(single in-line memory modules)取代了,两侧金手指传输相同的信号,早期的内存频率与cpu外频是不同步的,是异步dram,细分下去的话包括fpm dram(fast page mode dram)与edo dram(extended data out dram),常见的接口有30pin simm与72pin simm,工作电压都是5v。

第一代simm内存有30个引脚,单根内存数据总线只有8bit,所以用在16位数据总线处理器上(286、386sx等)就需要两根,用在32位数据总线处理器上(386dx、486等)就需要四根30pin simm内存,采购成本一点都不低,而且还会增加故障率,所以30pin simm内存并不是完全被大家所接受。

有趣的是dip芯片形式的内存与内存条共存了一段比较长的时间,在不少286的主板上你可以同时看到dip与30pin simm内存插槽,它们是可以一齐工作的。

随后诞生了72pin simm内存,单根内存位宽增加到32位,一根就可以满足32位数据总线处理器,拥有64位数据总线的奔腾处理器则需要两根,内存容量也有所增加,它的出现很快就替代了30pin simm内存,386、486以及后来的奔腾、奔腾pro、早期的奔腾ii处理器多数会用这种内存。

(1)fpm dram【快速页模式动态存储器】

fpm dram称为快速页模式动态存储器,是从早期的page mode dram上改良过来的,当它在读取同一列数据是,可以连续传输行位址,不需要再传输列位址,可读出多笔资料,这种方法当时是很先进的,不过现在看来就很没效率。

fpm dram有30pin simm和72pin simm两种,前者常见于286、386和486的电脑上,后者则常见于486与早期型的奔腾电脑上,30pin的常见容量是256kb,72pin的容量从512kb到2mb都有。

(2)edo dram【扩展数据输出内存】

edo dram是72pin simm的一种,它拥有更大的容量和更先进的寻址方式,这内存简化了数据访问的流畅,读取速度要fpm dram快不少,主要用在486、奔腾,奔腾pro、早期的奔腾ii处理器的电脑上面。

在1991到1995年edo内存盛行的时候,凭借着制造工艺的飞速发展,edo内存在成本和容量上都有了很大的突破,单条edo内存容量从4mb到16mb不等,数据总线依然是32位,所以搭配拥有64位数据总线的奔腾cpu时基本都成对的使用。

(3)sdr sdram【同步型动态存储器】

然而随着cpu的升级edo内存已经不能满足系统的需求了,内存技术也发生了大革命,插座从原来的simm升级为dimm(dual in-line memory module),两边的金手指传输不同的数据,sdr sdram内存插座的接口是168pin,单边针脚数是84,进入到了经典的sdr sdram(single data rate sdram)时代。

sdram其实就是同步dram的意思,内存频率与cpu外频同步,这大幅提升了数据传输效率,再加上64bit的数据位宽与当时cpu的总线一致,只需要一根内存就能让电脑正常工作了,这降低了采购内存的成本。

第一代sdr sdram频率是66mhz,通常大家都称之为pc66内存,后来随着intel与amd的cpu的频率提升相继出现了pc100与pc133的sdr sdram,还有后续的为超频玩家所准备的pc150与pc166内存,sdr sdram标准工作电压3．3v,容量从16mb到512mb都有。

sdr sdram的存在时间也相当的长,intel从奔腾2、奔腾3与奔4(socket 478),以及slot 1、socket 370与socket 478的赛扬处理器,amd的k6与k7处理器都可以sdr sdram。

三、ddr内存发展历程介绍

(1)ddr sdram【双倍数据率同步动态随机存取存储器】

ddr sdram:double data rate synchronous dynamic random access memory,双倍数据率同步动态随机存取存储器,它是sdr sdram的升级版,ddr sdram在时钟周期的上升沿与下降沿各传输一次信号,使得它的数据传输速度是sdr sdram的两倍,而且这样做还不会增加功耗,至于定址与控制信号与sdr sdram相同,仅在上升沿传输,这是对当时内存控制器的兼容性与性能做的折中。

ddr sdram采用184pin的dimm插槽,防呆缺口从sdr sdram时的两个变成一个,常见工作电压2．5v,初代ddr内存的频率是200mhz,随后慢慢的诞生了ddr-266、ddr-333和那个时代主流的ddr-400,至于那些运行在500mhz,600mhz、700mhz的都算是超频条了,ddr内存刚出来的时候只有单通道,后来出现了支持双通芯片组,让内存的带宽直接翻倍,两根ddr-400内存组成双通道的话基本上可以满足fbs 800mhz的奔腾4处理器,容量则是从128mb到1gb。

(2)ddr2 sdram【double data rate 2】

ddr2/ddr ii(double data rate 2)sdram是由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,它与上一代ddr内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿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)。换句话说,ddr2内存每个时钟能够以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。

ddr2的标准电压下降至1．8v,这使得它较上代产品更为节能,ddr2的频率从400mhz到1200mhz,当时的主流的是ddr2-800,更高频率其实都是超频条,容量从256mb起步最大4gb,不过4gb的ddr2是很少的,在ddr2时代的末期大多是单条2gb的容量。

(3)ddr3 sdram

ddr3提供了相较于ddr2 sdram更高的运行效能与更低的电压,是ddr2sdram(同步动态动态随机存取内存)的后继者(增加至八倍),也是现时流行的内存产品规格。

和上一代的ddr2相比,ddr3在许多方面作了新的规范,核心电压降低到1．5v,预取从4-bit变成了8-bit,这也是ddr3提升带宽的关键,同样的核心频率ddr3能够提供两倍于ddr2的带宽,此外ddr3还新增了cwd、reset、zq、str、rasr等技术。

ddr3内存与ddr2一样是240pin dimm接口,不过两者的防呆缺口位置是不同的,不能混插,常见的容量是512mb到8gb,当然也有单条16gb的ddr3内存,只不过很稀少。频率方面从800mhz起步,目前比较容量买到最高的频率2400mhz,实际上有厂家推出了3100mhz的ddr3内存,只是比较难买得到,支持ddr3内存的平台有intel的后期的lga 775主板p35、p45、x38、x48等,lga 1366平台,lga 115x系列全都支持还有lga 2011的x79,amd方面am3、am3 、fm1、fm2、fm3接口的产品全都支持ddr3。

(4)ddr4 sdram

从ddr到ddr3,每一代ddr技术的内存预取位数都会翻倍,前三者分别是2bit、4bit及8bit,以此达到内存带宽翻倍的目标,不过ddr4在预取位上保持了ddr3的8bit设计,因为继续翻倍为16bit预取的难度太大,ddr4转而提升bank数量,它使用的是bank group(bg)设计,4个bank作为一个bg组,可自由使用2-4组bg,每个bg都可以独立操作。使用2组bg的话,每次操作的数据16bit,4组bg则能达到32bit操作,这其实变相提高了预取位宽。

ddr4相比ddr3最大的区别有三点:16bit预取机制(ddr3为8bit),同样内核频率下理论速度是ddr3的两倍;更可靠的传输规范,数据可靠性进一步提升;工作电压降为1．2v,更节能。

ddr4内存的针脚从ddr3的240个提高到了284个,防呆缺口也与ddr3的位置不同,还有一点改变就是ddr4的金手指是中间高两侧低有轻微的曲线,而之前的内存金手指都是平直的,ddr4既在保持与dimm插槽有足够的信号接触面积,也能在移除内存的时候比ddr3更加轻松。

四、不同类型ddr内存性能参数对比

从ddr到ddr4,不同性能参数差异主要体现在2个地方:电源电压、数据传输速率。电源电压值越来越低,而数据传输速率却是呈几何倍数增长。