内存的发展

学号：课程论文题目内存条的最新发展及应用学院计算机科学与信息工程学院专业计算机科学与技术班级学生姓名指导教师年月日摘要：在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存）。关键词：内存条、发展、应用Abstract:Thecompositionandstructureofthecomputer,thereisaveryimportantpartofthatmemory.Memoryisusedtostoreprogramsanddatacomponentsforthecomputer,withmemory,onlymemorycanbeguaranteedtowork.Manydifferenttypesofmemory,itsusecanbedividedintothemainmemoryandsecondarymemory,mainmemory,alsoknownastheinternalmemory(thememory).Keywords:memory,development,application内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。在80286主板发布之前，内存并没有被世人所重视，在80286主板刚推出的时候，内存条采用了SIMM，随后，在1988～1990年当中，PC技术迎来另一个发展高峰，这个时候PC业界毅然将30pinSIMM内存淘汰出局了。EDODRAM（ExtendedDateOutRAM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，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。内存技术在不断的发展和更新中，应用也越来越广泛。1.1SDRAM时代自IntelCeleron系列以及AMDK6处理器以及相关的主板芯片组推出后，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，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，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。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。1.2DDR时代DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM)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方案，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PC266DDRSRAM（133MHz时钟×2倍数据传输=266MHz带宽）是由PC133SDRAM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AMDK7处理器都在采用DDR266规格的内存，其后来的DDR333内存也属于一种过度，而DDR400内存成为目前的主流平台选配，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。1.3DDR2时代随着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。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。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。PC-100的“接班人”除了PC一133以外，VCM(VirXualChannelMemory)也是很重要的一员。VCM即“虚拟通道存储器”，这也是目前大多数较新的芯片组支持的一种内存标准，VCM内存主要根据由NEC公司开发的一种“缓存式DRAM”技术制造而成，它集成了“通道缓存”，由高速寄存器进行配置和控制。在实现高速数据传输的同时，VCM还维持着对传统SDRAM的高度兼容性，所以通常也把VCM内存称为VCMSDRAM。VCM与SDRAM的差别在于不论是否经过CPU处理的数据，都可先交于VCM进行处理，而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的数据，所以VCM要比SDRAM处理数据的速度快20%以上。目前可以支持VCMSDRAM的芯片组很多，包括：Intel的815E、VIA的694X等。1.4DDR3时代DDR3相比起DDR2有更低的工作电压，从DDR2的1.8V降落到1.5V，性能更好更为省电；DDR2的4bit预读升级为8bit预读。DDR3目前最高能够达到2000Mhz的速度，尽管目前最为快速的DDR2内存速度已经提升到800Mhz/1066Mhz的速度，但是DDR3内存模组仍会从1066Mhz起跳。DDR3在DDR2基础上采用的新型设计：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．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。3．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。部分厂商已经推出1.35V的低压版DDR3内存。1.5即将到来的DDR4时代DDR4时代将开启，起步频率降至1.2V，而频率提升至2133MHz，次年进一步将电压降至1.0V，频率则实现2667MHz。新一代的DDR4内存将会拥有两种规格。根据多位半导体业界相关人员的介绍，DDR4内存将会是Single-endedSignaling(传统SE信号)方式DifferentialSignaling(差分信号技术)方式并存。其中AMD公司的PhilHester先生也对此表示了确认。预计这两个标准将会推出不同的芯片产品，因此在DDR4内存时代我们将会看到两个互不兼容的内存产品。2.1DDR2的应用当2004年DDR2内存在国内上市之时，大多数人都相信DDR2内存会在2005年普及。但支持DDR2内存的9X5芯片组缺货以及AMD939平台对DDR内存强有力的支持，使得DDR2内存的普及曲折艰难。进入2006年之后，随着AMD正式将架构转为支持DDR2内存的AM2，945/965系列芯片组的活跃大幅降低了主板的价格，DDR2的风头也一天比一天强劲，从2007年占市场份额的一成多一点，到2008年，DDR2终于摆脱被DDR打压的尴尬，成为主宰市场的中坚力量。2.2DDR3的应用服务器内存刚刚升级换代到DDR2，DDR3内存便走入人们视线。英特尔推出的Nehalem处理器的片上DDR3控制器，不再支持DDR2内存。AMD的Opteron处理器计划2010年开始支持DDR3。由于此后所有Xeon和Opteron处理器采用嵌入式内存控制器，一旦客户选择这些处理器，他们将被锁定在DDR3内存上。目前DDR2尚未完全取代DDR内存，在目前的整机环境下，DDR2基本能够满足各类型计算机的应用需求，那么最新一代的DDR3相比DDR2具有哪些优势，使得包括Intel和AMD以及A-DATA在内的众多国际顶级厂商都致力于DDR3的开发与应用呢？最主要的原因是，由于DDR2的数据传输频率发展到800MHz时，其内核工作频率已经达到了200MHz，因此，再向上提升较为困难，这就需要釆用新的技术来保证速度的可持续发展性。另外，也是由于速度提高的缘故，内存的地址/命令与控制总线需要有全新的拓朴结构，而且业界也要求内存要具有更低的能耗。AMD计划在K8L架构CPU中全面导入对DDR3内存的支持。在AMD的路线图看，K8LCPU将支持同时DDR2和DDR3内存，但很显然，DDR2内存不是AMD最好的选择，高频率、低时序的DDR3内存必然会是AMD积极开拓的对象。2.3DDR4的应用GDDR4,GDDR也就是GraphicsDoubleDataRateDRAM的缩写，针对显卡设计的高性能DRAM有两个主要特点，一是高密度寻址能力，也就是颗粒的容量要高，以满足显卡对内存容量的要求和显卡设计的要求。高密度图形内存寻址只是设计要面对的一半问题，另一半就是性能，显存必须能提供高速传输。简而言之GDDR是基于DDRSDRAM的一种专为显卡设计的高速DRAM，高频率带来的后果就是高电压和高发热量，是无法直接用于内存上的。由于技术层面上的问题，造成DDR4内存迟迟不能发布，而即使技术规则已经确定，大量的新技术和新工艺导致生产成本的飙升，可想而知新到来的DDR4内存价格会很轻松的干掉目前的一批天价DDR3产品。再向下推，目前Intel与AMD的CPU产品都在内部整合了内存控制器，如果DDR4问世，那么CPU必须要变化，新的信号传输方式甚至会引起CPU接口的转变，而与之配合的主板产品亦会应为生产线的更新而大幅提升成本。