几代内存条的发展和区别(图)

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2024年7月12日发(作者：)

在计算机诞生初期并不存在内存条的概念，最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上，

每个磁芯与晶体管组成的一个双稳态电路作为一比特（BIT)的存储器,每一比特都要有玉米

粒大小，可以想象一间的机房只能装下不超过百k字节左右的容量。后来才出线现了焊接

在主板上集成内存芯片，以内存芯片的形式为计算机的运算提供直接支持。那时的内存芯

片容量都特别小，最常见的莫过于256K×1bit、1M×4bit，虽然如此，但这相对于那时的

运算任务来说却已经绰绰有余了。

内存条的诞生

内存芯片的状态一直沿用到286初期，鉴于它存在着无法拆卸更换的弊病，这对于计

算机的发展造成了现实的阻碍。有鉴于此，内存条便应运而生了。将内存芯片焊接到事先

设计好的印刷线路板上，而电脑主板上也改用内存插槽。这样就把内存难以安装和更换的

问题彻底解决了。 在80286主板发布之前，内存并没有被世人所重视，这个时候的

内存是直接固化在主板上，而且容量只有64 ～256KB，对于当时PC所运行的工作程序

来说，这种内存的性能以及容量足以满足当时软件程序的处理需要。不过随着软件程序和

新一代80286硬件平台的出现，程序和硬件对内存性能提出了更高要求，为了提高速度并

扩大容量，内存必须以独立的封装形式出现，因而诞生了“内存条”概念。 在80286

主板刚推出的时候，内存条采用了SIMM（Single In-lineMemory Modules，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，我们见到的30pin SIMM一般是四条一起使用。自1982年PC进入民

用市场一直到现在，搭配80286处理器的30pin SIMM 内存是内存领域的开山鼻祖。

随后，在1988 ～1990 年当中，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16bit 发展，所以30pin SIMM 内存再也无法满足需求，其较低的内存

带宽已经成为急待解决的瓶颈，所以此时72pin SIMM 内存出现了，72pin SIMM支持

32bit快速页模式内存，内存带宽得以大幅度提升。72pin SIMM内存单条容量一般为

512KB ～2MB，而且仅要求两条同时使用，由于其与30pin SIMM 内存无法兼容，因此

这个时候PC业界毅然将30pin SIMM 内存淘汰出局了。 EDO DRAM（Extended

Date Out RAM 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，EDO DRAM同FPM DRAM（Fast Page Mode RAM 快速页面模式存储器）极其相

似，它取消了扩展数据输出内存与传输内存两个存储周期之间的时间间隔，在把数据发送

给CPU的同时去访问下一个页面，故而速度要比普通DRAM快15~30%。工作电压为一

般为5V，带宽32bit，速度在40ns以上，其主要应用在当时的486及早期的Pentium电

脑上。 在1991 年到1995 年中，让我们看到一个尴尬的情况，那就是这几年内存

技术发展比较缓慢，几乎停滞不前，所以我们看到此时EDO DRAM有72 pin和168 pin

并存的情况，事实上EDO 内存也属于72pin SIMM 内存的范畴，不过它采用了全新的寻

址方式。EDO 在成本和容量上有所突破，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 。由于Pentium及更高级别的CPU数据总线宽度都是64bit

甚至更高，所以EDO DRAM与FPM DRAM都必须成对使用。

SDRAM时代

自Intel Celeron系列以及AMD K6处理器以及相关的主板芯片组推出后，EDO

DRAM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。 不可否认的是，SDRAM 内存由早期的66MHz，

发展后来的100MHz、133MHz，尽管没能彻底解决内存带宽的瓶颈问题，但此时CPU

超频已经成为DIY用户永恒的话题，所以不少用户将品牌好的PC100品牌内存超频到

133MHz使用以获得CPU超频成功，值得一提的是，为了方便一些超频用户需求，市场

上出现了一些PC150、PC166规范的内存。 尽管SDRAM PC133内存的带宽可提高

带宽到1064MB/S，加上Intel已经开始着手最新的Pentium 4计划，所以SDRAM PC133

内存不能满足日后的发展需求，此时，Intel为了达到独占市场的目的，与Rambus联合

在PC市场推广Rambus DRAM内存（称为RDRAM内存）。与SDRAM不同的是，其采

用了新一代高速简单内存架构，基于一种类RISC(Reduced Instruction Set Computing，

精简指令集计算机)理论，这个理论可以减少数据的复杂性，使得整个系统性能得到提高。

在AMD与Intel的竞争中，这个时候是属于频率竞备时代，所以这个时候CPU的主频在

不断提升，Intel为了盖过AMD，推出高频PentiumⅢ以及Pentium 4 处理器，因此

Rambus DRAM内存是被Intel看着是未来自己的竞争杀手锏，Rambus DRAM内存以高

时钟频率来简化每个时钟周期的数据量，因此内存带宽相当出色，如PC 1066 1066 MHz

32 bits带宽可达到4.2G Byte/sec，Rambus DRAM曾一度被认为是Pentium 4 的绝配。

尽管如此，Rambus RDRAM 内存生不逢时，后来依然要被更高速度的DDR“掠夺”其

宝座地位，在当时，PC600、PC700的Rambus RDRAM 内存因出现Intel820 芯片组“失

误事件”、PC800 Rambus RDRAM因成本过高而让Pentium 4平台高高在上，无法获

得大众用户拥戴，种种问题让Rambus RDRAM胎死腹中，Rambus曾希望具有更高频率

的PC1066 规范RDRAM来力挽狂澜，但最终也是拜倒在DDR 内存面前。

DDR时代

DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)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PC266 DDR SRAM（133MHz时钟×2倍数

据传输＝266MHz带宽）是由PC133 SDRAM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AMD K7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。

DDR2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(VirXual Channel Memory)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VCM SDRAM。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VCM SDRAM的芯片组很多，包括：Intel的815E、VIA

的694X等。 3．RDRAM Intel在推出：PC-100后，由于技术的发展，PC-100

内存的800MB／s带宽已经不能满足需求，而PC-133的带宽提高并不大(1064MB／s)，

同样不能满足日后的发展需求。Intel为了达到独占市场的目的，与Rambus公司联合在

PC市场推广Rambus DRAM(DirectRambus DRAM)。 Rambus DRAM是：Rambus

公司最早提出的一种内存规格，采用了新一代高速简单内存架构，基于一种RISC(Reduced

Instruction Set Computing，精简指令集计算机)理论，从而可以减少数据的复杂性，使

得整个系统性能得到提高。Rambus使用400MHz的16bit总线，在一个时钟周期内，可

以在上升沿和下降沿的同时传输数据，这样它的实际速度就为400MHz×2＝800MHz，理

论带宽为(16bit×2×400MHz／8)1.6GB／s，相当于PC-100的两倍。另外，Rambus也

可以储存9bit字节，额外的一比特是属于保留比特，可能以后会作为：ECC(ErroI·Checking

and Correction，错误检查修正)校验位。Rambus的时钟可以高达400MHz，而且仅使

用了30条铜线连接内存控制器和RIMM(Rambus In-line MemoryModules，Rambus

内嵌式内存模块)，减少铜线的长度和数量就可以降低数据传输中的电磁干扰，从而快速地

提高内存的工作频率。不过在高频率下，其发出的热量肯定会增加，因此第一款Rambus

内存甚至需要自带散热风扇。

DDR3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。 一、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。

DDR2与DDR的区别

与DDR相比，DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下，可以提供相当

于DDR内存两倍的带宽。这主要是通过在每个设备上高效率使用两个DRAM核心来实现

的。作为对比，在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心。技术上讲，DDR2

内存上仍然只有一个DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中处理4个数据而

不是两个数据。 与双倍速运行的数据缓冲相结合，DDR2内存实现了在每个时钟周期

处理多达4bit的数据，比传统DDR内存可以处理的2bit数据高了一倍。DDR2内存另一

个改进之处在于，它采用FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式。 然而，尽管DDR2

内存采用的DRAM核心速度和DDR的一样，但是我们仍然要使用新主板才能搭配DDR2

内存，因为DDR2的物理规格和DDR是不兼容的。首先是接口不一样，DDR2的针脚数

量为240针，而DDR内存为184针；其次，DDR2内存的VDIMM电压为1.8V，也和

DDR内存的2.5V不同。

DDR2的定义

DDR2（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/下降延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。

此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，而不同于目前广泛应

用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性，为

DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程，

从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400

技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限，已经很难通过常规办法提高内存的工作

速度；随着Intel最新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求是越来越高，拥有更

高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

DDR2与DDR的区别

在了解DDR2内存诸多新技术前，先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。

DDR3与DDR2几个主要的不同之处

1.突发长度（Burst Length，BL） 由于DDR3的预取为8bit，所以突发传输周

期（Burst Length，BL）也固定为8，而对于DDR2和早期的DDR架构系统，BL=4也

是常用的，DDR3为此增加了一个4bit Burst Chop（突发突变）模式，即由一个BL=4

的读取操作加上一个BL=4的写入操作来合成一个BL=8的数据突发传输，届时可通过A12

地址线来控制这一突发模式。而且需要指出的是，任何突发中断操作都将在DDR3内存中

予以禁止，且不予支持，取而代之的是更灵活的突发传输控制（如4bit顺序突发）。 2.

寻址时序（Timing） 就像DDR2从DDR转变而来后延迟周期数增加一样，DDR3

的CL周期也将比DDR2有所提高。DDR2的CL范围一般在2～5之间，而DDR3则在5～

11之间，且附加延迟（AL）的设计也有所变化。DDR2时AL的范围是0～4，而DDR3

时AL有三种选项，分别是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3还新增加了一个时序参数——

写入延迟（CWD），这一参数将根据具体的工作频率而定。 3新增的重置（Reset）

功能 重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。DRAM业界

很早以前就要求增加这一功能，如今终于在DDR3上实现了。这一引脚将使DDR3的初始

化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有操作，并切换至最少量活

动状态，以节约电力。 在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数

据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电

路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达到最节省电

力的目的。 3新增ZQ校准功能 ZQ也是一个新增的脚，在这个引脚上接

有一个240欧姆的低公差参考电阻。这个引脚通过一个命令集，通过片上校准引擎（On-Die

Calibration Engine，ODCE）来自动校验数据输出驱动器导通电阻与ODT的终结电阻值。

当系统发出这一指令后，将用相应的时钟周期（在加电与初始化之后用512个时钟周期，

在退出自刷新操作后用256个时钟周期、在其他情况下用64个时钟周期）对导通电阻和

ODT电阻进行重新校准。 5.参考电压分成两个 在DDR3系统中，对于内存系统

工作非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的VREFCA

和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效地提高系统数据总线的信噪等级。 6.点对点

连接（Point-to-Point，P2P） 这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是DDR3

与DDR2的一个关键区别。在DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，

而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点

（P2P）的关系（单物理Bank的模组），或者是点对双点（Point-to-two-Point，P22P）

的关系（双物理Bank的模组），从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。而

在内存模组方面，与DDR2的类别相类似，也有标准DIMM（台式PC）、

SO-DIMM/Micro-DIMM（笔记本电脑）、FB-DIMM2（服务器）之分，其中第二代

FB-DIMM将采用规格更高的AMB2（高级内存缓冲器）。 面向64位构架的DDR3

显然在频率和速度上拥有更多的优势，此外，由于DDR3所采用的根据温度自动自刷新、

局部自刷新等其它一些功能，在功耗方面DDR3也要出色得多，因此，它可能首先受到移

动设备的欢迎，就像最先迎接DDR2内存的不是台式机而是服务器一样。在CPU外频提

升最迅速的PC台式机领域，DDR3未来也是一片光明。目前Intel预计在明年第二季所推

出的新芯片-熊湖(Bear Lake)，其将支持DDR3规格，而AMD也预计同时在K9平台上支

持DDR2及DDR3两种规格。 内存异步工作模式包含多种意义，在广义上凡是内存

工作频率与CPU的外频不一致时都可以称为内存异步工作模式。首先，最早的内存异步工

作模式出现在早期的主板芯片组中，可以使内存工作在比CPU外频高33MHz或者低

33MHz的模式下(注意只是简单相差33MHz)，从而可以提高系统内存性能或者使老内存

继续发挥余热。其次，在正常的工作模式(CPU不超频)下，目前不少主板芯片组也支持内

存异步工作模式，例如Intel 910GL芯片组，仅仅只支持533MHz FSB即133MHz的CPU

外频，但却可以搭配工作频率为133MHz的DDR 266、工作频率为166MHz的DDR 333

和工作频率为200MHz的DDR 400正常工作(注意此时其CPU外频133MHz与DDR 400

的工作频率200MHz已经相差66MHz了)，只不过搭配不同的内存其性能有差异罢了。

再次，在CPU超频的情况下，为了不使内存拖CPU超频能力的后腿，此时可以调低内存

的工作频率以便于超频，例如AMD的Socket 939接口的Opteron 144非常容易超频，

不少产品的外频都可以轻松超上300MHz，而此如果在内存同步的工作模式下，此时内存

的等效频率将高达DDR 600，这显然是不可能的，为了顺利超上300MHz外频，我们可

以在超频前在主板BIOS中把内存设置为DDR 333或DDR 266，在超上300MHz外频之

后，前者也不过才DDR 500(某些极品内存可以达到)，而后者更是只有DDR 400(完全是

正常的标准频率)，由此可见，正确设置内存异步模式有助于超频成功。 目前的主板

芯片组几乎都支持内存异步，英特尔公司从810系列到目前较新的875系列都支持，而威

盛公司则从693芯片组以后全部都提供了此功能。

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