存储器的核心功能是存储程序和各种数据，并在计算机运行过程中高速、自动地完成程序和数据的存取操作。今天，我将向大家介绍存储器的发展历程。
一、 ROM 和 RAM 的概念理解
常见存储器分类图示
首先，我们要了解存储器的基础部分：ROM 和 RAM。
RAM，即随机存取存储器（Random Access Memory），又称为“随机存储器”，是与 CPU 直接交换数据的内部存储器，也叫主存或内存。RAM 可以随时读写，速度很快，通常用作操作系统或其他正在运行的程序的临时数据存储介质。然而，当电源关闭时，RAM 中的数据会丢失。因此，如果需要长时间保存数据，就必须将它们写入长期存储设备（如硬盘）。与 ROM 相比，RAM 的最大区别在于，RAM 断电后数据会自动消失，而 ROM 的数据则不会。
ROM，即只读存储器，是一种在整机组装前预先写入数据的存储器。整机工作过程中，ROM 中的数据只能读取，不能像 RAM 那样方便地进行快速读写。ROM 中的数据非常稳定，即使断电也不会改变。
RAM（随机存取存储器）可以分为 SRAM（静态随机存取存储器）和 DRAM（动态随机存取存储器）。
SRAM（静态随机存取存储器）是一种无需刷新电路就能保存内部数据的内存。它的优势在于速度快，不需要内存刷新电路，因此可以提高整体工作效率。然而，SRAM 的缺点是集成度低、功耗较大、相同容量下体积较大且价格较高。通常，SRAM 只在关键系统中少量使用以提高效率。
DRAM（动态随机存取存储器）是最常见的系统内存类型。由于 DRAM 使用电容存储数据，它只能在很短的时间内保持数据，因此需要定期刷新（refresh）以防止数据丢失。如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会消失。
SDRAM（同步动态随机存取存储器）是基于 DRAM 发展而来的内存类型。它的“同步”是指内存工作需要同步时钟，所有内部命令的发送和数据传输都以时钟为基准；“动态”是指存储阵列需要不断刷新来保持数据；“随机”是指数据存取不是线性进行，而是由指定地址随机读写。
DDR SDRAM 是在 SDRAM 基础上进一步发展而来的改进型内存。与 SDRAM 基本相同，但 DDR SDRAM 可以在一个时钟周期内进行两次数据读写，从而使数据传输速度翻倍。由于其成本优势，DDR SDRAM 成为目前电脑中最常用的内存类型。
二、SDRAM 发展历程介绍
在最早期的个人电脑上，内存条并不存在，内存以 DIP 芯片的形式直接安装在主板的 DRAM 插座上。通常需要安装 8 到 9 颗这样的芯片，容量仅有 64KB 到 256KB，扩展非常困难。然而，对于当时的处理器和程序来说，这样的内存容量已经足够了。直到 80286 处理器的出现，硬件和软件对更大内存的需求不断增长，单靠主板上的内存已无法满足需求，这时内存条应运而生。
最早的 30pin SIPP（Single In-line Pin Package）接口在内存发展史上不久就被 SIMM（Single In-line Memory Modules）所取代。虽然 SIPP 和 SIMM 的针脚定义相同，但 SIMM 更加普及。SIMM 内存的两侧金手指传输相同的信号。早期的内存频率与 CPU 外频不同步，称为异步 DRAM，细分为 FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM）和 EDO DRAM（Extended Data Out DRAM）。常见的内存接口包括 30pin SIMM 和 72pin SIMM，工作电压均为 5V。
第一代 SIMM 内存拥有 30 个引脚，单根内存的数据总线为 8 位。因此，在 16 位数据总线的处理器（如 286、386SX 等）上需要两根，而在 32 位数据总线的处理器（如 386DX、486 等）上则需要四根 30pin SIMM 内存。这样不仅增加了采购成本，还提高了故障率，因此 30pin SIMM 内存并未被广泛接受。
有趣的是，DIP 芯片形式的内存和内存条曾共存过一段时间。在许多 286 主板上，可以同时看到 DIP 和 30pin SIMM 内存插槽，它们可以同时工作。
随后，72pin SIMM 内存问世。其单根内存的位宽增加到 32 位，因此仅需一根内存即可满足 32 位数据总线处理器的需求。而对于拥有 64 位数据总线的奔腾处理器，则需要两根。这种内存的容量也有所增加，很快取代了 30pin SIMM 内存。386、486 以及后来的奔腾、奔腾 Pro 和早期的奔腾 II 处理器大多使用这种内存。
FPM DRAM【快速页模式动态存储器】
30pin FPM DRAM
FPM DRAM（快速页模式动态存储器）是从早期的 Page Mode DRAM 改良而来的。当读取同一列数据时，它可以连续传输行地址，而不需要再次传输列地址，从而能够读取多笔数据。这种方法在当时是非常先进的，但现在来看效率较低。
FPM DRAM 有 30pin SIMM 和 72pin SIMM 两种类型。30pin SIMM 通常用于 286、386 和 486 电脑，而 72pin SIMM 则常见于 486 和早期的奔腾电脑上。30pin SIMM 的常见容量为 256KB，72pin SIMM 的容量则从 512KB 到 2MB 不等。
EDO DRAM【扩展数据输出内存】
EDO DRAM 是 72pin SIMM 的一种，具有更大的容量和更先进的寻址方式。这种内存简化了数据访问流程，读取速度比 FPM DRAM 快很多，主要用于 486、奔腾、奔腾 Pro 和早期的奔腾 II 处理器的电脑上。
在 1991 到 1995 年间，EDO 内存非常流行。随着制造工艺的快速发展，EDO 内存在成本和容量上都取得了重大突破。单条 EDO 内存的容量从 4MB 到 16MB 不等，数据总线仍然是 32 位。因此，在搭配拥有 64 位数据总线的奔腾 CPU 时，通常需要成对使用。
SDR SDRAM【同步型动态存储器】
然而，随着 CPU 的升级，EDO 内存已无法满足系统的需求，内存技术也经历了重大变革。插座从原来的 SIMM 升级为 DIMM（Dual In-line Memory Module），两边的金手指传输不同的数据。SDR SDRAM 内存的插座接口为 168Pin，每边有 84 个针脚，这标志着经典的 SDR SDRAM（Single Data Rate SDRAM）时代的到来。
SDRAM，指的是同步 DRAM，其特点是内存频率与 CPU 外频同步，从而大幅提升了数据传输效率。由于 SDRAM 具有 64 位的数据位宽，和当时 CPU 的总线一致，只需一根内存条即可正常运行电脑，这降低了采购成本。
第一代 SDR SDRAM 的频率为 66MHz，通常被称为 PC66 内存。随着 Intel 和 AMD CPU 频率的提高，相继出现了 PC100 和 PC133 的 SDR SDRAM。此外，还有为超频爱好者准备的 PC150 和 PC166 内存。SDR SDRAM 的标准工作电压为 3.3V，容量范围从 16MB 到 512MB。
SDR SDRAM 的使用时间相当长，Intel 的奔腾 2、奔腾 3 和奔腾 4（Socket 478），以及 Slot 1、Socket 370 和 Socket 478 的赛扬处理器，AMD 的 K6 和 K7 处理器都支持 SDR SDRAM。
三、DDR 内存发展历程介绍
DDR SDRAM【双倍数据率同步动态随机存取存储器】
DDR SDRAM（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）是 SDR SDRAM 的升级版。DDR SDRAM 在时钟周期的上升沿和下降沿都进行一次数据传输，使其数据传输速度是 SDR SDRAM 的两倍，而不会增加功耗。其地址和控制信号与 SDR SDRAM 相同，只在时钟的上升沿传输，这样做兼顾了兼容性和性能。
DDR SDRAM 使用 184pin DIMM 插槽，防呆缺口从 SDR SDRAM 的两个变成一个。其标准工作电压为 2.5V。初代 DDR 内存的频率为 200MHz，随后出现了 DDR-266、DDR-333 和当时的主流 DDR-400。高频率的 DDR 内存（如 500MHz、600MHz、700MHz）通常被认为是超频条。DDR 内存刚推出时是单通道的，后来支持双通道的芯片组出现，内存带宽因此翻倍。两根 DDR-400 内存组成双通道，能够满足 FSB 800MHz 的奔腾 4 处理器需求。DDR 内存的容量范围从 128MB 到 1GB。
DDR2 SDRAM【Double Data Rate 2】
DDR2/DDR II（Double Data Rate 2）SDRAM 是由 JEDEC（电子设备工程联合委员会）开发的先进内存技术标准。与上一代 DDR 内存相比，DDR2 在时钟的上升沿和下降沿同时传输数据的基本原理相同，但它的预读取能力提高了两倍（即 4 位数据预取）。这意味着 DDR2 内存可以以四倍于外部总线的速度读写数据，并且能够以四倍于内部控制总线的速度运行。
DDR2 的标准电压降低至 1.8V，这使其比前代产品更节能。DDR2 的频率范围从 400MHz 到 1200MHz，其中 DDR2-800 是当时的主流频率，而更高频率的内存通常属于超频产品。DDR2 的容量从 256MB 起步，最高可达 4GB，但 4GB 的 DDR2 内存相对较少。到 DDR2 时代末期，大多数内存条的容量为 2GB。
DDR3 SDRAM
DDR3 相比于 DDR2 SDRAM 提供了更高的运行效能和更低的电压，是 DDR2 SDRAM 的继任者（性能提升至八倍），并且成为了当前流行的内存标准。
与上一代 DDR2 相比，DDR3 在多个方面进行了改进。其核心电压降低至 1.5V，预取宽度从 4 位增加到 8 位，这一变化显著提升了带宽，使 DDR3 在相同的核心频率下提供了比 DDR2 高两倍的带宽。此外，DDR3 还引入了 CWDReset、ZQ、STR、RASR 等新技术。
DDR3 内存使用 240Pin DIMM 接口，但防呆缺口的位置与 DDR2 不同，因此无法混插。常见的容量范围从 512MB 到 8GB，也有少量单条 16GB 的 DDR3 内存。其频率从 800MHz 起步，目前主流频率最高可达 2400MHz，部分厂商还推出了 3100MHz 的 DDR3 内存，但这些产品较为稀有。支持 DDR3 内存的平台包括 Intel 的 LGA 775 主板（如 P35、P45、x38、x48）、LGA 1366 平台、LGA 115x 系列以及 LGA 2011 的 x79 主板。AMD 的 AM3、AM3+、FM1、FM2 和 FM3 接口产品也全都支持 DDR3。
DDR4 SDRAM
从 DDR 到 DDR3，每一代 DDR 内存技术都将预取位数翻倍，以实现内存带宽的提升。具体来说，DDR 的预取位为 2 位，DDR2 为 4 位，DDR3 为 8 位。然而，DDR4 在预取位上保持了 DDR3 的 8 位设计，因为进一步增加到 16 位的难度较大。DDR4 改用 Bank Group（BG）设计来提升性能，每 4 个 Bank 组成一个 BG 组，可使用 2 到 4 组 BG，每个 BG 组可以独立操作。使用 2 组 BG 时，每次操作的数据宽度为 16 位，而使用 4 组 BG 时，则可以达到 32 位，这相当于变相提升了预取宽度。
DDR4 与 DDR3 的主要区别有三点：首先，DDR4 引入了 16 位预取机制，而 DDR3 为 8 位，使得在相同的内核频率下，DDR4 的理论速度是 DDR3 的两倍；其次，DDR4 提供了更可靠的数据传输规范，提升了数据的可靠性；最后，DDR4 的工作电压降低至 1.2V，更加节能。
此外，DDR4 内存的针脚数量从 DDR3 的 240 个增加到 284 个，防呆缺口的位置也有所不同。DDR4 内存的金手指设计为中间高、两侧低的轻微曲线形状，而之前的 DDR 内存金手指是平直的。这种设计不仅确保了与 DIMM 插槽的良好接触，还使得内存的插拔过程比 DDR3 更加便捷。
四、不同类型 DDR 内存性能参数对比
从 DDR 到 DDR4，主要的性能差异体现在两个方面：电源电压和数据传输速率。电源电压逐代降低，而数据传输速率则呈几何倍数增长。
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