内存条发展史

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内存发 展的历史吧。 　　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。 　　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15~30%。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，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PentiumⅢ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，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，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50～100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800Mhz～1.6GHz，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7-7-7。据称DDR3内存在性能上和同频率的DDR2内存没有太大区别，不过 DDR3内存可以达到更高的工作频率，就像现在显卡上的GDDR2、GDDR3显存一样。     在CeBIT上，微星拿出了多款Intel 3系列主板，比如P35芯片组的、G33芯片组的主板，它们都支持DDR3内存。在一块P35芯片组的“P35 Platinum D3”上，微星插上了两条奇梦达DDR3内存，容量1GB和512MB，并予以测试。  奇梦达DDR3内存    奇梦达DDR3内存颗粒       全球第二大DRAM供货商奇梦达（Qimonda），DDR3内存颗粒采用的是与南亚科技共同研发出来的DDR3 512Mbit颗粒。预计今天下半年，DDR3内存就可以量产。       海盗船在CeBIT 2007上展示了其首批DDR3产品，并透露将在未来几个月内展示自己的1600MHz DDR3型号。首先亮相的为P35平台上的DDR3/1066芯片组，CAS=6，比标准CAS=7规格DDR3性能更高。           此次展示的海盗船DDR3已经有800/1066MHz两个版本，1333MHz则依旧处于测试状态。CORSAIR表示，几个月后会出现 DDR3-1600产品。DDR3内存如期推出，让内存发展回到一个新的起点，内存市场会出现激烈的征战，到时得利的还是我们。         ● DDR3普及展望       虽然到2009年，DDR3才会成为市场的主流，但是各大内存厂商还是很看好DDR3的前景。市场调研机构IDC公司资深分析师Shane Rau说：“2007年初将出现一些吞噬内存的计算和消费级应用，如微软公司的vista操作系统。DDR3初期将有助于服务器、笔记本电脑和台式机市 场，然后将用于图像和高清电视等消费级应用。”可见DDR3的普及趋势已定，也只是时间早晚的问题。       现在对于DDR3内存初期我们不用抱以多大的期望，就像当初我们对待DDR2一样。在CPU外频提升最迅速的PC台式机领域，DDR3未来也将经历一个慢 热的过程。并且刚上市时价格肯定不低，根本不可能和DDR2竞争。DDR2被淘汰掉是不太可能的，毕竟能上DDR3的主板，上DDR2照样没问题，但是由 于两种内存的电气规范并不相同，因此主板并不能同时混插。总之，DDR2内存走向衰亡还为时过早。