從KB到GB，記憶體條所經過的7個歷程

當今世界上的電腦都是基於馮·諾依曼結構，一台電腦必須包含運算器、控制器、記憶體和輸入、輸出設備五個部分，記憶體又可分為內記憶體和外記憶體，內記憶體可以簡單理解為CPU裡面的緩存和插主機板上的記憶體，而外記憶體則是硬碟、U盤、軟碟等，記憶體和硬碟對於一台當今的PC來說是不可或缺的部件。

記憶體在PC中是一個巨大的緩衝區，CPU所需訪問與處理的資料都會經過這裡，雖說CPU內部也有各級緩存，但是容量空間是無法與記憶體相比的，隨著CPU的處理能力不斷的提高，記憶體的速度與容量也在不斷的提升，每隔幾年就會更新換代，下面我們就一起來瞭解一下記憶體條的發展歷史。

古老的SIMM時代

其實在最初的個人電腦上是沒有記憶體條的，記憶體是直接以DIP晶片的形式安裝在主機板的DRAM插座上面，需要安裝8到9顆這樣的晶片，容量只有64KB到256KB，要擴展相當困難，但這對於當時的處理器以及程式來說這已經足夠了，直到80286的出現硬體與軟體都在渴求更大的記憶體，只靠主機板上的記憶體已經不能滿足需求了，於是記憶體條就誕生了。

遠古的30pin SIPP (Single In-line Pin Package) 介面，針腳的定義其實與30pin SIMM一樣的

SIPP很快就被SIMM（Single In-line Memory Modules）取代了，兩側金手指傳輸相同的信號，早期的記憶體頻率與CPU外頻是不同步的，是非同步DRAM，細分下去的話包括FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM）與EDO DRAM（Extended data out DRAM），常見的介面有30pin SIMM與72pin SIMM，工作電壓都是5V。

從上到下分別是30pin SIMM、蘋果的64pin SIMM與72pin SIMM

第一代SIMM記憶體有30個引腳，單根記憶體資料匯流排只有8bit，所以用在16位元資料匯流排處理器上（286、386SX等）就需要兩根，用在32位元資料匯流排處理器上（386DX、486等）就需要四根30pin SIMM記憶體，採購成本一點都不低，而且還會增加故障率，所以30pin SIMM記憶體並不是完全被大家所接受。

有趣的是DIP晶片形式的記憶體與記憶體條共存了一段比較長的時間，在不少286的主機板上你可以同時看到DIP記憶體晶片與30pin SIMM記憶體插槽，它們是可以一齊工作的。

隨後誕生了72pin SIMM記憶體，單根記憶體位元寬增加到32位，一根就可以滿足32位元資料匯流排處理器，擁有64位元資料匯流排的奔騰處理器則需要兩根，記憶體容量也有所增加，它的出現很快就替代了30pin SIMM記憶體，386、486以及後來的奔騰、奔騰Pro、早期的奔騰II處理器多數會用這種記憶體。

FPM DRAM

30pin FPM DRAM

FPM DRAM是從早期的Page Mode DRAM上改良過來的，當它在讀取同一列資料是，可以連續傳輸行位元址，不需要再傳輸列位元址，可讀出多筆資料，這種方法當時是很先進的，不過現在看來就很沒效率。

FPM DRAM有30pin SIMM和72pin SIMM兩種，前者常見於286、386和486的電腦上，後者則常見於486與早期型的奔騰電腦上，30pin的常見容量是256KB，72pin的容量從512KB到2MB都有。

EDO DRAM

比較少見的168pin EDO記憶體，通常都用在伺服器上

其實也是72pin SIMM的一種，它擁有更大的容量和更先進的定址方式，這種記憶體簡化了資料訪問的流暢，讀取速度要FPM DRAM快不少，主要用在486、奔騰、奔騰Pro、 早期的奔騰II處理器的電腦上面，本人第一台電腦486上面就插著兩條8MB的EDO記憶體。

在1991到1995年EDO記憶體盛行的時候，憑藉著製造工藝的飛速發展，EDO記憶體在成本和容量上都有了很大的突破，單條EDO記憶體容量從4MB到16MB不等，資料匯流排依然是32位元，所以搭配擁有64位元資料匯流排的奔騰CPU時基本都成對的使用。

SDR SDRAM記憶體

然而隨著CPU的升級EDO記憶體已經不能滿足系統的需求了，記憶體技術也發生了大革命，插座從原來的SIMM升級為DIMM（Dual In-line Memory Module），兩邊的金手指傳輸不同的資料，SDR SDRAM記憶體插座的介面是168Pin，單邊針腳數是84，進入到了經典的SDR SDRAM（Single Data Rate SDRAM）時代。

SDRAM其實就是同步DRAM的意思，記憶體頻率與CPU外頻同步，這大幅提升了資料傳輸效率，再加上64bit的資料位元寬與當時CPU的匯流排一致，只需要一根記憶體就能讓電腦正常工作了，這降低了採購記憶體的成本。

第一代SDR SDRAM頻率是66MHz，通常大家都稱之為PC66記憶體，後來隨著Intel與AMD的CPU的頻率提升相繼出現了PC100與PC133的SDR SDRAM，還有後續的為超頻玩家所準備的PC150與PC166記憶體，SDR SDRAM標準工作電壓3.3V，容量從16MB到512MB都有。

SDR SDRAM的存在時間也相當的長，Intel從奔騰2、奔騰3與奔騰4（Socket 478），以及Slot 1、Socket 370與Socket 478的賽揚處理器，AMD的K6與K7處理器都可以SDR SDRAM。

從1999年開始AMD推出K7架構，到2000年Intel推出奔騰4處理器，兩家處理器的FSB都在不斷攀升，只有133MHz的SDR SDRAM根本無法滿足這個頻寬需求，至於誰是它的繼任者，Rambus DRAM與DDR SDRAM展開了一場大戰。

Rambus DRAM記憶體

在選擇SDR SDRAM的繼任者的時候Intel選擇了與Rambus合作並推出了Rambus DRAM記憶體，通常都會被簡稱為RDRAM，它與SDRAM不同，採用了新的高速簡單記憶體架構，基於RISC理論，這樣可以減少資料複雜性提高整個系統的性能。

RDRAM採用RIMM插槽，184pin，匯流排位元寬16bit，插兩條組建雙通道時就是32bit，工作電壓2.5V，當時的頻率有600、700、800、1066MHz等。

這款記憶體通常都是用在Socket 423的奔騰4平臺上，搭配Intel 850晶片組使用，然而大家都應該清楚Socket 423的奔騰4是多麼的悲劇，頻率高效率低的奔騰4被AMD K7+DDR記憶體的組合打得滿地找牙，再加上RDRAM的製造成本高，很多記憶體廠都沒有興趣，這直接導致RDRAM的零售價居高不下，奔騰4平臺的成本相對高，消費者也不買單，最終就是導致RDRAM完敗於DDR SDRAM，最終Intel拋棄RDRAM投奔到DDR陣營。

DDR記憶體

DDR記憶體的正式名字是DDR SDRAM（Dual Date Rate SDRAM），顧名思義就是雙倍速率SDRAM，從名字上就知道它是SDR SDRAM的升級版，DDR SDRAM在時鐘週期的上升沿與下降沿各傳輸一次信號，使得它的資料傳輸速度是SDR SDRAM的兩倍，而且這樣做還不會增加功耗，至於定址與控制信號與SDR SDRAM相同，僅在上升沿傳輸，這是對當時記憶體控制器的相容性與性能做的折中。

DDR SDRAM採用184pin的DIMM插槽，防呆缺口從SDR SDRAM時的兩個變成一個，常見工作電壓2.5V，初代DDR記憶體的頻率是200MHz，隨後慢慢的誕生了DDR-266、DDR-333和那個時代主流的DDR-400，至於那些運行在500MHz、600MHz、700MHz的都算是超頻條了，DDR記憶體剛出來的時候只有單通道，後來出現了支持雙通晶片組，讓記憶體的頻寬直接翻倍，兩根DDR-400記憶體組成雙通道的話基本上可以滿足FBS 800MHz的奔騰4處理器，容量則是從128MB到1GB。

DDR記憶體在對RDRAM的戰爭中取得了完全勝利，所以相當多的主機板廠家都選擇推出支援DDR記憶體的晶片組，當時的主機板市場可是相當的熱鬧，並不只有Intel與AMD兩個在單挑，還有NVIDIA、VIA、SiS、ALI、ATI等廠家，所以能用DDR記憶體的CPU也相當的多，Socket 370的奔騰3與賽揚，Socket 478與LGA 775的奔騰4、奔騰D、賽揚4、賽揚D，只要你想酷睿2其實也可以插到部分865主機板上用DDR記憶體，AMD的話Socket A介面的K7與Socket 939、Socket 754的K8架構產品都是可以用DDR記憶體的。

DDR2記憶體

在DDR記憶體戰勝了RDRAM之後就開啟了DDR王朝，就如大家所知道的，後續的都是DDR的衍生產品，DDR2記憶體在2004年6月與Intel的915/925主機板一同登場，伴隨了大半個LGA 775時代，而AMD的K8架構由於把記憶體控制器整合在CPU內部，要把記憶體控制器改成DDR2的比Intel麻煩得多，直到2006年6月AM2平臺推出才開始支援DDR2記憶體，估計現在還有些用DDR2記憶體的電腦在服役吧。

DDR和DDR2的關鍵區別是：DDR2記憶體單元的核心頻率是等效頻率的1/4（而不是1/2）。這需要一個4-bit-deep的預取佇列，在並不用改變記憶體單元本身的情況下，DDR2能有效地達到DDR資料傳輸速度的兩倍，此外DDR2融入了CAS、OCD、ODT技術規範和中斷指令，運行效率更高。

DDR2記憶體的金手指數比DDR多，DDR2有240個金手指，DDR只有184個，兩者的防呆缺口位置防止用戶差錯插槽，有一個比較容易從外觀上區分DDR與DDR2記憶體的方法，就是DDR記憶體是採用TSSOP封裝的，而DDR2記憶體是用BGA封裝的，看記憶體晶片就能分清楚兩者。

DDR2的標準電壓下降至1.8V，這使得它較上代產品更為節能，DDR2的頻率從400MHz到1200MHz，當時的主流的是DDR2-800，更高頻率其實都是超頻條，容量從256MB起步最大4GB，不過4GB的DDR2是很少的，在DDR2時代的末期大多是單條2GB的容量。

DDR3記憶體

DDR3記憶體隨著Intel在2007年發佈3系列晶片組一同到來的，至於AMD支援DDR3記憶體已經是2009年2月的AM3平臺發佈的時候 ，直到現在他依然還是市場的主流。

然而直到2008年11月推出x58平臺徹底拋棄DDR2的時候DDR3其實還不算是市場主流，在LGA 775平臺上消費者大多數依然會選擇DDR2，歸咎原因主要還算初期DDR3的頻率偏低只有1066MHz，而那時候高端DDR2也是能達到這個頻率的，而且同頻下DDR2的性能更好， 價格更低，所以剛上市那兩年DDR3其實不怎麼受歡迎，直到後來DDR3的價格降下來，頻率提到DDR2觸碰不到1333MHz時才開始普及，這種現象其實在每次記憶體更新換代的時候都會有。

和上一代的DDR2相比，DDR3在許多方面作了新的規範，核心電壓降低到1.5V，預取從4-bit變成了8-bit，這也是DDR3提升頻寬的關鍵，同樣的核心頻率DDR3能夠提供兩倍於DDR2的頻寬，此外DDR3還新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技術。

DDR3記憶體與DDR2一樣是240Pin DIMM介面，不過兩者的防呆缺口位置是不同的，不能混插，常見的容量是512MB到8GB，當然也有單條16GB的DDR3記憶體，只不過很稀少。頻率方面從800MHz起步，目前比較容量買到最高的頻率是2400MHz，實際上有廠家推出了3100MHz的DDR3記憶體，只是比較難買得到，支援DDR3記憶體的平臺有Intel的後期的LGA 775主機板P35、P45、x38、x48等，LGA 1366平臺，LGA 115x系列全都支援還有LGA 2011的x79，AMD方面AM3、AM3+、FM1、FM2、FM3介面的產品全都支援DDR3。

DDR4記憶體

DDR4在2014年登場的時候並沒有重走DDR3發佈的舊路，首款支援DDR4記憶體的是Intel旗艦級的x99平臺，DDR4初登場的時候其實與高頻DDR3沒啥性能與價格上的優勢，然而x99只支援DDR4記憶體，想用旗艦平臺你也只能硬啃貴價記憶體，當然那些選擇旗艦平臺的玩家不會介意這些，DDR4記憶體真正走向大眾其實已經是2015年8月Intel發佈Skylake處理器與100系列主機板之後的事情了。

從DDR1到DDR3，每一代DDR技術的記憶體預取位元數都會翻倍，前三者分別是2bit、4bit及8bit，以此達到記憶體頻寬翻倍的目標，不過DDR4在預取位上保持了DDR3的8bit設計，因為繼續翻倍為16bit預取的難度太大，DDR4轉而提升Bank數量，它使用的是Bank Group（BG）設計，4個Bank作為一個BG組，可自由使用2-4組BG，每個BG都可以獨立操作。使用2組BG的話，每次操作的資料就是16bit，4組BG則能達到32bit操作，這其實變相提高了預取位寬。

DDR4記憶體的針腳從DDR3的240個提高到了284個，防呆缺口也與DDR3的位置不同，還有一點改變就是DDR4的金手指是中間高兩側低有輕微的曲線，而之前的記憶體金手指都是平直的，DDR4既在保持與DIMM插槽有足夠的信號接觸面積，也能在移除記憶體的時候比DDR3更加輕鬆。

DDR4記憶體的標準電壓是1.2V，電壓從2133MHz起步，目前最高是4200MHz，單條容量有4GB、8GB和16GB，目前已經很大程度的取代了DDR3，新的主機板已經很少會提供DDR3記憶體插槽了，徹底進入到DDR4的時代只是時間的問題。

展望未來的DDR5

現在DDR4還沒普及談DDR5可能有點早，DDR5記憶體目前還在研發階段，尚未有具體規範，所以廠商公佈的很多規格都不是確定的，其目標是相比DDR4記憶體至少頻寬翻倍，容量更大，同時更加節能，具體來說就是資料頻率從目前1.6-3.2Gbps的水準提升到3.2-6.4Gbps，預取位寬從8bit翻倍到16bit，記憶體庫提升到16-32個。至於電壓，DDR4電壓已經降至1.2v，DDR5有望降至1.1v或者更低。

在三星討論的DDR5記憶體規範中，其目標跟美光基本一致，也是頻寬至少翻倍，預取位寬也會翻倍，不過記憶體庫數量還是16個，與美光公佈的資料略有不同。

不過在時間點上，業界還是有一定共識的——DDR5預計在2017年完成規範制定，2018年出樣，2019年開始生產，不過要普及的話估計至少是2020年的事了。