简单介绍存储器DDR的发展历程

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。

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（StaticRandomAccessMemory，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（DynamicRandomAccessMemory，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（SynchronousDynamicRandomAccessMemory，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。