PCB電子設(shè)計中 存儲器ddr發(fā)展史簡介

凡億夏樂中

存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。本次給大家介紹存儲器的發(fā)展歷程。

一、 ROM和RAM的概念理解

常見存儲器分類圖示首先，要了解一下存儲的基礎(chǔ)部分：ROM和RAM。RAM：隨機存取存儲器（random access memory）又稱作“隨機存儲器”，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，也叫主存(內(nèi)存)。它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲媒介。當(dāng)電源關(guān)閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入一個長期的存儲設(shè)備中（例如硬盤）。RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM不會自動消失，可以長時間斷電保存。ROM：只讀存儲器。ROM所存數(shù)據(jù)，一般是裝入整機前事先寫好的，整機工作過程中只能讀出，而不像隨機存儲器那樣能快速地、方便地加以改寫。ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也不會改變。RAM（隨機存儲器）可以分為SRAM（靜態(tài)隨機存儲器）和DRAM（動態(tài)隨機存儲器）。SRAM（Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機存儲器），它是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)。優(yōu)點是速度快，不必配合內(nèi)存刷新電路，可提高整體的工作效率。缺點是集成度低，功耗較大，相同的容量體積較大，而且價格較高，少量用于關(guān)鍵性系統(tǒng)以提高效率。DRAM（Dynamic Random Access Memory，動態(tài)隨機存儲器）是最為常見的系統(tǒng)內(nèi)存。DRAM只能將數(shù)據(jù)保持很短的時間。為了保持數(shù)據(jù)，DRAM使用電容存儲，所以必須隔一段時間刷新（refresh）一次，如果存儲單元沒有被刷新，存儲的信息就會丟失。 SDRAM：（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動態(tài)隨機存取存儲器），是在DRAM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，為DRAM的一種，同步是指Memory工作需要同步時鐘，內(nèi)部命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以時鐘為基準；動態(tài)是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲，而是由指定地址進行數(shù)據(jù)讀寫。DDR SDRAM又是在SDRAM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，這種改進型的DRAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個時鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內(nèi)存，而且它有著成本優(yōu)勢。二、SDRAM發(fā)展歷程介紹在最初的個人電腦上是沒有內(nèi)存條的，內(nèi)存是直接以DIP芯片的形式安裝在主板的DRAM插座上面，需要安裝8到9顆這樣的芯片，容量只有64KB到256KB，要擴展相當(dāng)困難，但這對于當(dāng)時的處理器以及程序來說這已經(jīng)足夠了，直到80286的出現(xiàn)硬件與軟件都在渴求更大的內(nèi)存，只靠主板上的內(nèi)存已經(jīng)不能滿足需求了，于是內(nèi)存條就誕生了。

遠古的30pin SIPP （Single In－line Pin Package） 接口，針腳的定義其實與30pin SIMM一樣的SIPP很快就被SIMM（Single In－line Memory Modules）取代了，兩側(cè)金手指傳輸相同的信號，早期的內(nèi)存頻率與CPU外頻是不同步的，是異步DRAM，細分下去的話包括FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM）與EDO DRAM（Extended data
out DRAM），常見的接口有30pin SIMM與72pin SIMM，工作電壓都是5V。

第一代SIMM內(nèi)存有30個引腳，單根內(nèi)存數(shù)據(jù)總線只有8bit，所以用在16位數(shù)據(jù)總線處理器上（286、386SX等）就需要兩根，用在32位數(shù)據(jù)總線處理器上（386DX、486等）就需要四根30pin SIMM內(nèi)存，采購成本一點都不低，而且還會增加故障率，所以30pin SIMM內(nèi)存并不是完全被大家所接受。有趣的是DIP芯片形式的內(nèi)存與內(nèi)存條共存了一段比較長的時間，在不少286的主板上你可以同時看到DIP與30pin SIMM內(nèi)存插槽，它們是可以一齊工作的。隨后誕生了72pin SIMM內(nèi)存，單根內(nèi)存位寬增加到32位，一根就可以滿足32位數(shù)據(jù)總線處理器，擁有64位數(shù)據(jù)總線的奔騰處理器則需要兩根，內(nèi)存容量也有所增加，它的出現(xiàn)很快就替代了30pin SIMM內(nèi)存，386、486以及后來的奔騰、奔騰Pro、早期的奔騰II處理器多數(shù)會用這種內(nèi)存。FPM DRAM【快速頁模式動態(tài)存儲器】

30pin FPM DRAMFPM DRAM稱為快速頁模式動態(tài)存儲器，是從早期的Page Mode DRAM上改良過來的，當(dāng)它在讀取同一列數(shù)據(jù)是，可以連續(xù)傳輸行位址，不需要再傳輸列位址，可讀出多筆資料，這種方法當(dāng)時是很先進的，不過現(xiàn)在看來就很沒效率。FPM DRAM有30pin SIMM和72pin SIMM兩種，前者常見于286、386和486的電腦上，后者則常見于486與早期型的奔騰電腦上，30pin的常見容量是256KB，72pin的容量從512KB到2MB都有。EDO DRAM【擴展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存】

EDO DRAM是72pin SIMM的一種，它擁有更大的容量和更先進的尋址方式，這種內(nèi)存簡化了數(shù)據(jù)訪問的流暢，讀取速度要FPM DRAM快不少，主要用在486、奔騰、奔騰Pro、早期的奔騰II處理器的電腦上面。在1991到1995年EDO內(nèi)存盛行的時候，憑借著制造工藝的飛速發(fā)展，EDO內(nèi)存在成本和容量上都有了很大的突破，單條EDO內(nèi)存容量從4MB到16MB不等，數(shù)據(jù)總線依然是32位，所以搭配擁有64位數(shù)據(jù)總線的奔騰CPU時基本都成對的使用。SDR SDRAM【同步型動態(tài)存儲器】然而隨著CPU的升級EDO內(nèi)存已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的需求了，內(nèi)存技術(shù)也發(fā)生了大革命，插座從原來的SIMM升級為DIMM（Dual In－line Memory Module），兩邊的金手指傳輸不同的數(shù)據(jù)，SDR SDRAM內(nèi)存插座的接口是168Pin，單邊針腳數(shù)是84，進入到了經(jīng)典的SDR SDRAM（Single Data Rate SDRAM）時代。

SDRAM其實就是同步DRAM的意思，內(nèi)存頻率與CPU外頻同步，這大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸效率，再加上64bit的數(shù)據(jù)位寬與當(dāng)時CPU的總線一致，只需要一根內(nèi)存就能讓電腦正常工作了，這降低了采購內(nèi)存的成本。第一代SDR SDRAM頻率是66MHz，通常大家都稱之為PC66內(nèi)存，后來隨著Intel與AMD的CPU的頻率提升相繼出現(xiàn)了PC100與PC133的SDR SDRAM，還有后續(xù)的為超頻玩家所準備的PC150與PC166內(nèi)存，SDR SDRAM標準工作電壓3．3V，容量從16MB到512MB都有。SDR SDRAM的存在時間也相當(dāng)?shù)拈L，Intel從奔騰2、奔騰3與奔騰4（Socket 478），以及Slot 1、Socket 370與Socket 478的賽揚處理器，AMD的K6與K7處理器都可以SDR SDRAM。三、DDR內(nèi)存發(fā)展歷程介紹DDR SDRAM【雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器】

DDR SDRAM：Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器，它是SDR SDRAM的升級版，DDR SDRAM在時鐘周期的上升沿與下降沿各傳輸一次信號，使得它的數(shù)據(jù)傳輸速度是SDR SDRAM的兩倍，而且這樣做還不會增加功耗，至于定址與控制信號與SDR SDRAM相同，僅在上升沿傳輸，這是對當(dāng)時內(nèi)存控制器的兼容性與性能做的折中。DDR SDRAM采用184pin的DIMM插槽，防呆缺口從SDR SDRAM時的兩個變成一個，常見工作電壓2．5V，初代DDR內(nèi)存的頻率是200MHz，隨后慢慢的誕生了DDR－266、DDR－333和那個時代主流的DDR－400，至于那些運行在500MHz、600MHz、700MHz的都算是超頻條了，DDR內(nèi)存剛出來的時候只有單通道，后來出現(xiàn)了支持雙通芯片組，讓內(nèi)存的帶寬直接翻倍，兩根DDR－400內(nèi)存組成雙通道的話基本上可以滿足FBS 800MHz的奔騰4處理器，容量則是從128MB到1GB。DDR2 SDRAM【Double Data Rate 2】

DDR2/DDR II（Double Data Rate 2）SDRAM是由JEDEC（電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會）進行開發(fā)的新生代內(nèi)存技術(shù)標準，它與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標準最大的不同就是，雖然同是采用了在時鐘的上升/下降沿同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕�本方式，�?a target="_blank">DDR2內(nèi)存卻擁有兩倍于上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力（即：4bit數(shù)據(jù)讀預(yù)取）。換句話說，DDR2內(nèi)存每個時鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運行。DDR2的標準電壓下降至1．8V，這使得它較上代產(chǎn)品更為節(jié)能，DDR2的頻率從400MHz到1200MHz，當(dāng)時的主流的是DDR2－800，更高頻率其實都是超頻條，容量從256MB起步最大4GB，不過4GB的DDR2是很少的，在DDR2時代的末期大多是單條2GB的容量。DDR3 SDRAM

DDR3提供了相較于DDR2 SDRAM更高的運行效能與更低的電壓，是DDR2 SDRAM（同步動態(tài)動態(tài)隨機存取內(nèi)存）的后繼者（增加至八倍），也是現(xiàn)時流行的內(nèi)存產(chǎn)品規(guī)格。
和上一代的DDR2相比，DDR3在許多方面作了新的規(guī)范，核心電壓降低到1．5V，預(yù)取從4－bit變成了8－bit，這也是DDR3提升帶寬的關(guān)鍵，同樣的核心頻率DDR3能夠提供兩倍于DDR2的帶寬，此外DDR3還新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技術(shù)。DDR3內(nèi)存與DDR2一樣是240Pin DIMM接口，不過兩者的防呆缺口位置是不同的，不能混插，常見的容量是512MB到8GB，當(dāng)然也有單條16GB的DDR3內(nèi)存，只不過很稀少。頻率方面從800MHz起步，目前比較容量買到最高的頻率是2400MHz，實際上有廠家推出了3100MHz的DDR3內(nèi)存，只是比較難買得到，支持DDR3內(nèi)存的平臺有Intel的后期的LGA 775主板P35、P45、x38、x48等，LGA 1366平臺，LGA 115x系列全都支持還有LGA 2011的x79，AMD方面AM3、AM3＋、FM1、FM2、FM3接口的產(chǎn)品全都支持DDR3。DDR4 SDRAM
從DDR到DDR3，每一代DDR技術(shù)的內(nèi)存預(yù)取位數(shù)都會翻倍，前三者分別是2bit、4bit及8bit，以此達到內(nèi)存帶寬翻倍的目標，不過DDR4在預(yù)取位上保持了DDR3的8bit設(shè)計，因為繼續(xù)翻倍為16bit預(yù)取的難度太大，DDR4轉(zhuǎn)而提升Bank數(shù)量，它使用的是Bank Group（BG）設(shè)計，4個Bank作為一個BG組，可自由使用2－4組BG，每個BG都可以獨立操作。使用2組BG的話，每次操作的數(shù)據(jù)就是16bit，4組BG則能達到32bit操作，這其實變相提高了預(yù)取位寬。DDR4相比DDR3最大的區(qū)別有三點：16bit預(yù)取機制（DDR3為8bit），同樣內(nèi)核頻率下理論速度是DDR3的兩倍；更可靠的傳輸規(guī)范，數(shù)據(jù)可靠性進一步提升；工作電壓降為1.2V，更節(jié)能。DDR4內(nèi)存的針腳從DDR3的240個提高到了284個，防呆缺口也與DDR3的位置不同，還有一點改變就是DDR4的金手指是中間高兩側(cè)低有輕微的曲線，而之前的內(nèi)存金手指都是平直的，DDR4既在保持與DIMM插槽有足夠的信號接觸面積，也能在移除內(nèi)存的時候比DDR3更加輕松。四、不同類型DDR內(nèi)存性能參數(shù)對比從DDR到DDR4，不同性能參數(shù)差異主要體現(xiàn)在2個地方：電源電壓、數(shù)據(jù)傳輸速率。電源電壓值越來越低，而數(shù)據(jù)傳輸速率卻是呈幾何倍數(shù)增長。

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