内存的概述和发展

内存(Memory)是计算机的重要部件之一，也称内存储器和主存储器，它用于暂时存放CPU中的运算数据，与硬盘等外部存储器交换的数据。它是外存与CPU进行沟通的桥梁，计算机中所有程序的运行都在内存中进行，内存性能的强弱影响计算机整体发挥的水平。只要计算机开始运行，操作系统就会把需要运算的数据从内存调到CPU中进行运算，当运算完成，CPU将结果传送出来。

在计算机的组成结构中有一个很重要的部分是存储器。它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，港台称之为记忆体)。 [2] 内存又称主存。它是CPU能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。特点是存取速率快。内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如：Windows操作系统、打字软件、游戏软件等。一般安装在硬盘等外存上，但仅此是不能使用其功能，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字或玩一个游戏，其实是在内存中进行。好比在一个书房，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，我们工作的办公桌相当于内存。通常，我们把要永久保存、大量数据存储在外存上，把一些临时或少量的数据和程序放在内存上。当然，内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。 [2] 内存是暂时存储程序以及数据的地方。当我们使用WPS处理文稿时，当你在键盘上敲入字符时，它被存入内存中。当你选择存盘时，内存中的数据才会被存入硬(磁)盘。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，可以想象一间机房只能装下不超过百k字节左右的容量。后来才出现了焊接在主板上的集成内存芯片，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，但对于那时的运算任务来说却绰绰有余了。 [3]

内存条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，电脑主板上也改用内存插槽。这样，把内存难以安装和更换的问题彻底解决了。 [3] 在80286主板发布之前，内存没有被世人重视。这个时候的内存直接固化在主板上，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。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”的概念。 [3] 80286主板刚推出时，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。 [3] 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。 [3] 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。 [3] 1991 年至1995 年期间，内存技术发展比较缓慢，几乎停滞不前。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。 [3]

SDRAM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。 [3] 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，速度明显超越EDO 内存。 [3] SDRAM内存由早期的66MHz，发展至后来的100MHz、133MHz。尽管没能彻底解决内存带宽的瓶颈问题，但此时的CPU超频已成为DIY用户永恒的话题。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。为了方便一些超频用户的需求，市场上出现了一些PC150、PC166规范的内存。 [3] SDRAM PC133内存的带宽可提高到1064MB/S，加上Intel已开始着手最新的Pentium 4计划，所以SDRAM PC133内存不能满足日后的发展需求。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。 [3] 在AMD与Intel的竞争中，这属于频率竞备时代。这时CPU的主频不断提升，Intel为了盖过AMD，推出高频PentiumⅢ以及Pentium 4 处理器。Rambus DRAM内存被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，内存带宽在当时相当出色。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。 [3] Rambus RDRAM内存生不逢时，依然要被更高速度的DDR“掠夺”其宝座地位。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。发生的种种问题让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。