从KB到GB内存发生了什么变化？主流存储模块发展历史回顾

每台计算机必须包含算术单元、控制器、内存和输入输出设备等五个重要部分，其中作为内存的内存模块在经过KB~GB后，每隔几年就会更新一次。有关主流内存模块发展历史的更多信息，请参见以下内容。

内存是PC中一个巨大的缓冲区，CPU需要访问和处理的数据都会经过它。虽然CPU中有各级缓存，但容量空间无法与内存相比。随着CPU处理能力的不断提升，内存的速度和容量也在不断提升，每隔几年就会更新一次。让我们来看看存储芯片的发展历史。

古老的SIMM时代

其实原来的个人电脑上没有内存条，内存是以DIP芯片的形式直接安装在主板的DRAM插座上。需要安装8到9个这样的芯片，容量只有64KB到256KB。扩展起来相当困难，但这对当时的处理器和程序来说已经足够了。直到80286的出现，无论是硬件还是软件都渴望更多的内存，主板上的内存库已经不能满足需求，于是内存库诞生了。

在古代30引脚sipp(单个直插引脚封装)接口中，引脚的定义实际上与30引脚SIMM相同

SIPP很快被SIMM(单列直插式内存模块)取代。两边的金手指传递着同样的信号。在早期，内存频率是异步动态随机存取存储器，包括FPM DRAM(快速页面模式动态随机存取存储器)和江户动态随机存取存储器(扩展数据输出动态随机存取存储器)。常用接口为30针SIMM和72针SIMM，工作电压为5V。

从上到下分别是30针SIMM、苹果的64英寸SIMM和72英寸SIMM

第一代SIMM内存有30个引脚，单个内存数据总线只有8位，因此16位数据总线处理器(286、386SX等)需要2个。)和四个30针SIMM存储器，用于32位数据总线处理器(386DX、486等)。).采购成本一点也不低，故障率会增加，所以30针SIMM内存没有完全使用

有趣的是，DIP芯片形式的内存长期与内存芯片共存。在很多286主板上，你可以同时看到DIP内存芯片和30针SIMM内存插槽，它们可以协同工作。

然后72pin SIMM内存诞生，单个内存的位宽增加到32位，这样一个内存可以满足32位数据总线处理器，而64位数据总线的奔腾处理器需要两个，内存容量也增加了。它很快取代了后来大多数奔腾、奔腾Pro和奔腾II处理器使用的30针SIMM内存。

FPM DRAM

30针FPM DRAM

FPM DRAM是从早期的页面模式动态随机存取存储器改进而来的。当它读取同一列数据时，可以连续传输行地址而不传输列地址，并且可以读取多个数据。这种方法当时很先进，但现在看来效率很低。

FPM DRAM有两种：30针和72针。前者常见于286、386和486电脑，后者常见于486和早期奔腾电脑。30pin的常用容量为256KB，72pin的容量从512KB到2MB不等。

EDO DRAM

服务器上通常使用罕见的168p indeo内存

其实也是72pin SIMM的一种，容量更大，寻址方式更先进。这种存储器简化了数据的顺利存取，而且它的读取速度比FPM DRAM快得多。主要用于搭载486、奔腾、奔腾Pro和早期奔腾II处理器的电脑上。在我的第一台计算机486上插入了两个8MB的EDO存储器。

在1991年至1995年EDO内存盛行的时候，随着制造技术的飞速发展，EDO内存在成本和容量上都有了很大的突破。单个EDO内存的容量在4MB到16MB之间，数据总线还是32位，所以基本上是和64位数据总线的奔腾CPU成对使用。

SDR SDRAM内存

但是随着CPU的升级，EDO内存已经不能满足系统的需求，内存技术发生了很大的革命。插座已从SIMM升级为DIMM(双列直插式内存模块)，两侧的金手指传输不同的数据。SDR SDRAM内存插槽的接口为168针，一侧的针数为84针，进入了经典的SDR SDRAM(单数据率SDRAM)时代。

SDRAM其实就是同步DRAM，内存频率与CPU的外部频率同步，大大提高了数据传输效率。此外，64bit的数据位宽与当时CPU的总线一致，只需要一个内存就可以让电脑正常工作，降低了购买内存的成本。

第一代SDR SDRAM的频率为66MHz，通常称为PC66内存。后来随着英特尔和AMD CPU频率的提高，PC100和PC133的SDR SDRAM相继出现，PC150和PC166的后续内存为超频玩家做好了准备。SDR SDRAM的标准工作电压为3.3V，容量从16MB到512MB不等。

SDR SDRAM已经存在了相当长的时间。英特尔可以使用奔腾2、奔腾3和奔腾4(插槽478)的SDR SDRAM、插槽1的赛扬处理器、插槽370和插槽478以及AMD的K6和K7处理器。

从1999年AMD推出K7架构，到2000年英特尔推出奔腾4处理器，两款处理器的FSB都在不断上升，只有133MHz的SDR SDRAM根本无法满足这种带宽需求。至于谁是它的继任者，Rambus DRAM和DDR SDRAM展开了一场大战。

Rambus DRAM内存

在选择SDR SDRAM的继任者时，英特尔选择与Rambus合作，推出了Rambus DRAM内存，通常简称RDRAM。与SDRAM不同，它采用了一种基于RISC理论的新型高速简单内存架构，可以降低数据复杂度，提高整个系统的性能。

RDRAM采用184英寸的RIMM槽，总线位宽为16位。当插入两个通道时，它是32位。工作电压为2.5V，当时的频率为600、700、800、1066MHz。

该内存通常用于采用英特尔850芯片组的423插槽奔腾4平台。不过大家应该都知道Socket 423的奔腾4有多惨烈。低频高效率的奔腾4被AMD K7 DDR内存的组合打得落花流水。此外，RDRAM的制造成本较高，很多内存厂商并不感兴趣。这直接导致了RDRAM零售价格高，奔腾4平台成本相对较高，消费者不买单，最终导致RDRAM彻底败给DDR SDRAM，英特尔最终放弃RDRAM，走向DDR阵营。

DDR内存

DDR内存的官方名称是DDR SDRAM(双数据速率SDRAM)，顾名思义就是双速率SDRAM。从名字上看是SDR SDRAM的升级版。DDR SDRAM在时钟周期的上升沿和下降沿传输信号一次，使其数据传输速度是SDR SDRAM的两倍，不会增加功耗。至于地址和控制信号，和SDR SDRAM一样，只在上升沿传输，这是当时内存控制器兼容性和性能的折中。

DDR SDRAM采用184针DIMM插槽，万无一失的差距从SDR SDRAM中的两个变成了一个。常见的工作电压为2.5V，第一代DDR存储器的频率为200MHz。然后那个时代的DDR-266、DDR-333和主流DDR-400慢慢诞生。至于500MHz、600MHz、700MHz运行的，都是超频条。当DDR内存出来的时候，只有一个通道。后来出现了支持双通道的芯片组，直接让内存带宽翻倍。如果两个DDR-400内存组成双通道，基本可以满足FSB 800MHz奔腾4处理器的要求，容量从128MB到1GB。

DDR内存在对抗RDRAM的战争中获得了彻底的胜利，所以很多主板厂商选择推出支持DDR内存的芯片组。当时主板市场相当热闹，不仅英特尔和AMD在单挑，还有NVIDIA、VIA、SiS、ALI、ATI等厂商，所以能使用DDR内存的CPU相当多。Socket 370的奔腾3和赛扬，Socket 478和LGA 775的奔腾4、奔腾d、赛扬4、赛扬d也可以插入一些865主板，想用多久就用多久DDR内存。对于AMD来说，Socket A接口的K7和Socket 939、Socket 754的K8架构产品都可以使用DDR内存。

DDR2内存

DDR内存击败RDRAM后，DDR王朝开始了。众所周知，后续所有的产品都是DDR衍生品。2004年6月，DDR2内存与英特尔的915/925主板一起出现，伴随而来的是超过一半的LGA 775时代。AMD的K8架构将内存控制器集成在中央处理器中。把内存控制器换成DDR2比英特尔麻烦多了。直到2006年6月AM2平台上线，才支持DDR2内存。据估计，仍有一些使用DDR2内存的计算机在使用中。

DDR和DDR2的关键区别在于，DDR2存储单元的核心频率是等效频率的1/4(而不是1/2)。这需要一个4位深度的预取队列。在不改变存储单元本身的情况下，DDR2可以有效地实现两倍于DDR的数据传输速度。此外，DDR2集成了CAS、OCD、ODT技术规范和中断指令，运行效率更高。

DDR2记忆中的金手指比复员方案多，DDR2有240个金手指，复员方案只有184个金手指。它们之间万无一失的差距防止用户在插槽中出错。外观上有一个很容易区分DDR和DDR2内存的方法，就是DDR内存封装在TSSOP中，而DDR2内存封装在BGA中，看内存芯片就能区分两者。

DDR2的标准电压已经降到了1.8V，这使得它比上一代更加节能。DDR2的频率从400兆赫到1200兆赫不等。当时DDR2-800是主流，更高的频率是超频棒。最大容量是4GB，从256MB开始，但4GB的DDR2很少见。在DDR2时代结束时，它大多是单个2GB容量。

DDR3内存

DDR3内存是随着英特尔在2007年发布3系列芯片组而来的。AMD在2009年2月AM3平台发布时就支持DDR3内存，至今仍是市场主流。

然而，直到2008年11月x58平台推出，DDR2彻底被抛弃之前，DDR3实际上并不是市场的主流。在LGA 775平台上，大部分消费者还是选择了DDR2，这主要归功于DDR3在初期的低频，只有1066MHz。当时高端的DDR2可以达到这个频率，DDR2在同频率下性能更好，价格更低。所以上市的前两年DDR3并不是很受欢迎，直到DDR3的价格降下来才开始流行，提到DDR2的频率触及不到1333MHz。这种现象实际上在每次更新内存时都会发生。

与上一代DDR2相比，DDR3在核心电压降低到1.5V、预取从4位变为8位等多个方面都做出了新的规范，这也是DDR3带宽提升的关键。相同核心频率的DDR3可以提供两倍的DDR2带宽。除此之外，DDR3还增加了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技术。

像DDR2一样，DDR3内存是一个240针的内存接口。但是，两者的反愚差距立场不同，不能混为一谈。常用容量为512MB到8GB。当然，也有单个16GB DDR3内存，这种情况只是少见。频率从800MHz开始，最高频率为2400MHz。事实上，一些厂商已经推出了3100MHz DDR3内存，但很难买到。支持DDR3内存的平台包括英特尔后期的LGA 775主板P35、P45、x38、x48等。LGA 1366平台、LGA 115x系列均支持LGA 2011的x79、AMD等。

DDR4内存

2014年DDR4首次亮相时，并没有重走DDR3发布的老路。DDR4内存的第一个支持是英特尔的旗舰x99平台。当DDR4首次亮相时，它实际上没有高频DDR3的性能和价格优势。但是x99只支持DDR4内存。如果要用旗舰平台，只能用昂贵的内存。当然，那些选择旗舰平台的玩家不会介意这一点。DDR4内存真的走向了大众。事实上，英特尔在2015年8月发布了Skylake处理器。

从DDR1到DDR3，每一代DDR技术的内存预取位都会翻倍，前三位分别是2位、4位和8位，从而达到内存带宽翻倍的目标。但DDR4在预取位上保留了DDR3的8位设计，因为继续翻倍到16位预取太难了，DDR4反而会增加存储体的数量。采用银行组(BG)设计，四家银行可以作为一个BG组，可以自由使用2家。如果使用两组BG，每次操作的数据为16位，四组BG可以达到32位，实际上增加了预取位宽。

DDR4内存的管脚从240个增加到了284个，防呆间隙也和DDR3的位置不同。另一个变化是DDR4的金手指中间高，两边低，有轻微的曲线，而之前记忆的金手指是直的。DDR4不仅与DIMM插槽保持足够的信号接触面积，而且比DDR3更容易卸下内存。

DDR4内存的标准电压为1.2V，频率从2133MHz开始，目前最高为4200MHz。单个容量为4GB、8GB和16GB。目前DDR3已经大部分被取代，新主板很少提供DDR3内存插槽。彻底进入DDR4时代只是时间问题。

展望未来的DDR5

在DDR4普及之前谈论DDR5可能有点早。DDR5内存还处于研发阶段，目前还没有具体的规范。所以厂家公布的很多规格都不确定。目标是与DDR4内存相比，带宽至少增加一倍，容量增加，节能。具体而言，数据频率从当前的1.6-3.2 bps增加到3.2-6.4 bps，预取位宽从8位增加到16位，存储体增加到16。至于电压，DDR4电压已降至1.2v，DDR5预计将降至1.1v或更低。

在三星讨论的DDR5内存规格中，其目标与Micron基本一致，即至少是带宽的两倍，预取位宽的两倍，但内存库数量仍然是16个，与Micron公布的数据略有不同。

以上陈述是对主流内存模块发展的历史回顾。届时，DDR5可能会在2017年完成规格制定，2019年开始生产，然后普及，但可能需要很长时间。