见证内存发展历史省公开课一等奖全国示范课微课金奖

见证PC发展历史:细数内存发展历程

从286时代30PinSIMM内存、486时代72PinSIMM内存，到Pentium时代EDODRAM内存、PII时代SDRAM内存，到P4时代DDR内存和当前9X5平台DDR2内存。内存从规格、技术、总线带宽等不停更新换代。不过我们有理由相信，内存更新换代可谓万变不离其宗，其目标在于提升内存带宽，以满足CPU不停攀升带宽要求、防止成为高速CPU运算瓶颈。1/25一、历史起源——内存条概念在刚才开始时候，PC上所使用内存是一块块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问题，因为一旦某一块内存IC坏了，就必须焊下来才能更换，因为焊接上去IC不轻易取下来，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。2/25一、历史起源——内存条概念所以，PC设计人员推出了模块化条装内存，每一条上集成了多块内存IC，同时在主板上也设计对应内存插槽，这么内存条就方便随意安装与拆卸了（如图1），内存维修、升级都变得非常简单，这就是内存“条”起源。3/25二、开山鼻祖——SIMM内存在80286主板公布之前，内存并没有被世人所重视，这个时候内存是直接固化在主板上，而且容量只有64～256KB，对于当初PC所运行工作程序来说，这种内存性能以及容量足以满足当初软件程序处理需要。不过伴随软件程序和新一代80286硬件平台出现，程序和硬件对内存性能提出了更高要求，为了提升速度并扩大容量，内存必须以独立封装形式出现，因而诞生了前面我们所提到“内存条”概念。4/25二、开山鼻祖——SIMM内存在80286主板刚推出时候，内存条采取了SIMM（SingleInlineMemoryModules，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30PinSIMM普通是四条一起使用。自1982年PC进入民用市场一直到现在，搭配80286处理器30pinSIMM内存是内存领域开山鼻祖。5/25二、开山鼻祖——SIMM内存在随即1988～1990几年中，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16位发展，所以30PinSIMM内存再也无法满足需求，其较低内存带宽已经成为急待处理瓶颈，所以此时72PinSIMM内存出现了。72PinSIMM支持32位快速页模式内存，内存带宽得以大幅度提升。72PinSIMM内存单条容量普通为512KB～2MB，而且仅要求两条同时使用，因为其与30PinSIMM内存无法兼容，所以这个时候PC业界毅然将30PinSIMM内存淘汰出局了。6/25二、开山鼻祖——SIMM内存72线SIMM内存引进了一个FPDRAM（又叫快页内存），在386时代很流行。因为DRAM需要恒电流以保留信息，一旦断电，信息即丢失，其刷新频率每秒钟可达几百次，但因为FPDRAM使用同一电路来存取数据，所以DRAM存取时间有一定时间间隔，这造成了它存取速度并不是很快。另外，在DRAM中，因为存放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额外时钟周期。7/25三、徘徊不前——EDODRAM内存EDODRAM（ExtendedDataOutRAM，外扩充数据模式存放器）内存，这是1991年到1995年之间盛行内存条，EDO-RAM同FPDRAM极其相同，它取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存放周期之间时间间隔，在把数据发送给CPU同时去访问下一个页面，故而速度要比普通DRAM快15~30%。工作电压为普通为5V，带宽32位，速度在40ns以上，主要应用在当初486及早期Pentium电脑上。8/25三、徘徊不前——EDODRAM内存9/25三、徘徊不前——EDODRAM内存在1991年到1995年内存技术发展比较迟缓，此时EDORAM有72Pin和168Pin并存情况，实际上EDO内存也属于72PinSIMM内存范围，不过它采取了全新寻址方式。EDO在成本和容量上有所突破，凭借着制作工艺飞速发展，此时单条EDO内存容量已经到达4～16MB。因为Pentium及更高级别CPU数据总线宽度到达64位甚至更高，所以EDORAM与FPMRAM都必须成对使用。10/25三、徘徊不前——EDODRAM内存11/25四、一代经典——SDRAM内存自IntelCeleron系列以及AMDK6处理器以及相关主板芯片组推出后，EDODRAM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架构需求，此时内存开始进入比较经典SDRAM时代。12/25四、一代经典——SDRAM内存第一代SDRAM内存为PC66规范，但很快CPU外频提升到了100MHz，所以PC66内存就被PC100内存取代，接着133MHz外频PIII以及K7时代降临，PC133规范也以相同方式深入提升SDRAM整体性能，带宽提升到1GB/s以上。因为SDRAM位宽为64位，恰好对应CPU64位数据总线宽度，所以它只需要一条内存便可工作，便捷性深入提升。在性能方面，因为其输入输出信号保持与系统外频同时，所以速度显著超越EDO内存。13/25四、一代经典——SDRAM内存14/25四、一代经典——SDRAM内存不可否定是，SDRAM内存由早期66MHz，发展以后100MHz、133MHz，尽管没能彻底处理内存带宽瓶颈问题，但此时CPU超频已经成为DIY用户永恒话题，所以不少用户将品牌好PC100品牌内存超频到133MHz使用以取得CPU超频成功，值得一提是，为了方便一些超频用户需求，市场上出现了一些PC150、PC166规范内存。15/25五、曲高和寡——RambusDRAM内存尽管SDRAMPC133内存带宽可提升带宽到1064MB/s，加上Intel已经开始着手最新Pentium4计划，所以SDRAMPC133内存不能满足日后发展需求，此时，Intel为了到达独占市场目标，与Rambus联合在PC市场推广RambusDRAM内存（称为RDRAM内存）。与SDRAM不一样是，其采取了新一代高速简单内存架构，基于一个类RISC(ReducedInstructionSetComputing，精简指令集计算机)理论，这个理论能够降低数据复杂性，使得整个系统性能得到提升。16/25五、曲高和寡——RambusDRAM内存在AMD与Intel竞争中，这个时期属于频率竞备时代，所以这个时候CPU主频在不停提升，Intel为了盖过AMD，推出高频PentiumⅢ以及Pentium4处理器，所以RambusDRAM内存是被Intel看着是未来自己竞争杀手锏，RambusDRAM内存以高时钟频率来简化每个时钟周期数据量，所以内存带宽相当出众，如PC1066（1066MHz32bits带宽）可到达4.2GB/s，RambusDRAM曾一度被认为是Pentium4绝配。尽管如此，RambusRDRAM内存生不逢时，以后依然要被更高速度DDR“掠夺”其宝座地位，在当初，PC600、PC700RambusRDRAM内存因出现Intel820芯片组“失误事件”、PC800RambusRDRAM因成本过高而让Pentium4平台高高在上，无法取得大众用户拥戴，种种问题让RambusRDRAM胎死腹中，Rambus曾希望含有更高频率PC1066规范RDRAM来力挽狂澜，但最终也是拜倒在DDR内存面前。17/25五、曲高和寡——RambusDRAM内存18/25六、再续经典——DDR内存DDRSDRAM(DualDataRateSDRAM)简称DDR，也就是“双倍速率SDRAM“意思。DDR能够说是SDRAM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数据传输速度为传统SDRAM两倍。因为仅多采取了下降沿信号，所以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，仅在时钟上升沿传输。19/25六、再续经典——DDR内存DDR内存是作为一个在性能与成本之间折中处理方案，其目标是快速建立起牢靠市场空间，继而一步步在频率上高歌猛进，最终填补内存带宽上不足。第一代DDR200规范并没有得到普及，第二代PC266DDRSRAM（133MHz时钟×2倍数据传输＝266MHz带宽）是由PC133SDRAM内存所衍生出，它将DDR内存带向第一个高潮，当前还有不少赛扬和AMDK7处理器都在采取DDR266规格内存。20/25六、再续经典——DDR内存以后DDR333内存也属于一个过渡产品，而双通道DDR400内存成为800FSB处理器搭配基本标准，随即DDR533规范则成为超频用户选择对象。21/25七、今日之星——DDR2内存伴随CPU性能不停提升，我们对内存性能要求也逐步升级。不可否定，紧紧依靠频率提升带宽DDR迟早会力不从心，所以JEDEC组织很早就开始酝酿DDR2标准。JEDEC（JointElectronDeviceEngineeringCouncil），电子元件工业联合会。JEDEC是由生产厂商们制订国际性协议，主要为计算机内存制订。工业标准内存通常指是符合JEDEC标准一组内存。22/25七、今日之星——DDR2内存DDR2能够在100MHz发信频率基础上提供每插脚最少400MB/s带宽，而且其接口将运行于1.8V电压上，从而深入降低发烧量，方便提升频率。另外，DDR2将融入CAS、OCD、ODT等新性能指标和中止指令，提升内存带宽利用率。从JEDEC组织者阐述DDR2标准来看，针对PC等市场DDR2内存将拥有400、533、667MHz等不一样时钟频率。高端DDR2内存将拥有800、1000MHz两种频率。DDR-II内存将采取200、220、240针脚FBGA封装形式。最初DDR2内存将采取0.13微米生产工艺，内存颗粒电压为1.8V，容量密度为512MB。23/25七、今日之星——DDR2内存24/25七、今日之星——DDR2内存SDRAM为代表静态内存在五年内不会普及。QBM与RDRAM内存也难以挽回颓势，所以D