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记忆体

Kkk555tw讨论 | 贡献2020年3月10日 (二) 15:03的版本

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记忆体(Random Access Memory,简称 RAM)

是电脑暂时储存资料的地方,它介于 CPU 快取(cache)与硬碟之间,一般来说记忆体越大,则电脑能够同时处理的工作就越多,就好像有越大张的桌子,上面可以摆放的工具越多,处理事情会越有效率。 DDR(Double Data Rate)是记忆体的传输标准,意指每一个时脉周期(clock cycle)有两个传输,此一系列的标准从 DDR、DDR2、DDR3 演进到 DDR4,比较新的记忆体与主机板会使用比较新的标准,不同标准彼此不相容(记忆体脚位完全不同),如果主机板支援的记忆体标准是 DDR3,就不能插 DDR2 或 DDR4 的记忆体,反之亦然。

记忆体时脉与速度

记忆体有两种速度标示方式,一种是 DDR 开头的标示法,例如 DDR3-1600,另外一种则是 PC 开头的标示法,例如 PC3-12800,在 DDR 或 PC 后面的一个数字是代表记忆体的世代,PC2 等同于 DDR2、PC3 等同于 DDR3、PC4 等同于 DDR4。

在 DDR 开头标示法的连字线后方的数字是代表每秒的传输次数(megatransfers),单位是 MT/s,这个值大家也时常视为记忆体的时脉(clock rate),单位是 MHz,例如 DDR3-1600 的时脉就是 1600 MHz,也就是每秒传输 1600 M 次。


延迟时间(CAS latency,亦称 CL 值)是指电脑要读取记忆体的资料时,需要等待多久之后才能真正开始读取。有些记忆体会标示它的延迟时间,其内容是一连串的数字,例如 9-10-9-27,第一个数字就是记忆体的延迟时间,单位是时脉周期。

以 533 MHz 的 DDR3 记忆体来说,时脉周期就是 1/533000000 秒,即 1.87 ns,如果它的 CL 值是 7 个时脉周期的话,换算出来就是 1.87 * 7 = 13.09 ns。 而 PC 开头标示法的连字线后方的数字则是代表传输速度的理论值,单位是 MB/s,例如 PC3-12800 的速度就是 12800 MB/s。 ECC(Error Correcting Code)是资料错误侦测与校正功能,具有 ECC 功能的记忆体通常都是用于专业的伺服器,或是高阶的重要资料设备,确保资料的正确性与完整性,一般普通个人电脑的主机板也没有支援 ECC 的记忆体,所以如果要购买普通个人电脑要用的记忆体,在购买时就可以直接跳过 ECC 的记忆体,选择一般的记忆体就好了。[1]

构成

这是一种形式的计算机存储器可被读取和以任何顺序发生变化,通常用于存储工作数据和机器代码。随机存取存储器设备允许数据项被读出或写入在几乎相同的时间量,而不管存储器内数据的物理位置的。相反,对于其他直接访问数据存储介质,例如硬盘,CD-RW,DVD-RW和较旧的磁带和磁鼓存储器一样,由于机械限制(例如介质旋转速度和手臂移动),读写数据项所需的时间根据其在记录介质上的物理位置而有很大不同。

RAM包含多路复用和多路分解电路,用于将数据线连接到寻址的存储器以读取或写入条目。通常,同一地址访问的存储空间不止一位,而RAM设备通常具有多条数据线,并且被称为“ 8位”或“ 16位”等设备。

在当今的技术中,随机存取存储器采用具有MOS(金属氧化物半导体)存储单元的集成电路(IC)芯片的形式。RAM通常与易失性类型的内存(例如动态随机存取存储器(DRAM)模块)相关联,尽管已经开发了非易失性RAM,但如果断电,则会丢失存储的信息。存在其他类型的非易失性存储器,它们允许对读取操作进行随机访问,但要么不允许写入操作,要么对其具有其他种类的限制。其中包括大多数类型的ROM和一种闪存称为NOR-Flash。

易失性随机存取半导体存储器的两种主要类型是静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。半导体RAM的商业用途可以追溯到1965年,当时IBM为他们的System / 360 Model 95计算机引入了SP95 SRAM芯片,而东芝则为其Toscal BC-1411 电子计算器使用了DRAM存储单元,两者均基于双极晶体管。基于MOS晶体管的商用MOS存储器是在1960年代后期开发的,此后一直是所有商用半导体存储器的基础。1970年10月推出了第一款商用DRAM IC芯片Intel 1103。同步动态随机存取存储器(SDRAM)随后于1992年与三星 KM48SL2000芯片一起首次亮相。

历史

早期的计算机将继电器,机械计数器或延迟线用于主要存储功能。超声波延迟线是串行设备,只能按写入顺序再现数据。可以以相对较低的成本扩展感光鼓存储器,但是有效地检索存储项需要了解感光鼓的物理布局以优化速度。闩锁由真空管 三极管构成,后来由分立晶体管构成用作较小和较快的存储器,例如寄存器。这样的寄存器相对较大,并且用于大量数据的成本太高。通常只能提供几十个或几百个这样的存储器。

随机存取存储器的第一种实用形式是1947年开始的威廉姆斯管。它在阴极射线管表面以带电斑点的形式存储数据。由于CRT的电子束可以按任何顺序读取和写入电子管上的斑点,因此内存是随机访问的。威廉姆斯管的容量为几百到一千位左右,但比使用单个真空管闩锁要小得多,更快并且能效更高。威廉姆斯管是在英格兰曼彻斯特大学开发的,它提供了在曼彻斯特婴儿计算机中实现第一个电子存储程序的媒介,该计算机于1948年6月21日成功运行了一个程序。实际上,Baby并不是为婴儿设计的Williams管式记忆体,而是一个证明记忆体可靠性的试验台。

磁芯内存发明于1947年,一直发展到1970年代中期。它依赖于一系列磁化环而成为一种广泛使用的随机存取存储器。通过改变每个环的磁化强度,可以将数据存储为每个环一位。由于每个环都有地址线的组合来进行选择和读取或写入,因此可以按任何顺序访问任何存储位置。磁芯存储器是标准形式的计算机存储器系统,直到由移动固态 MOS(金属-氧化物-矽)半导体存储器在集成电路(IC)的70年代初。

在开发集成只读存储器(ROM)电路之前,经常使用由地址解码器驱动的二极管矩阵或专门缠绕的核心绳存储平面来构造永久(或只读)随机存取存储器。[ 需要引用 ]

半导体存储器始于1960年代的双极型存储器,它使用了双极型晶体管。虽然它提高了性能,但无法与较低价格的磁芯存储器竞争。

MOS内存

所述的本发明,MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管),也被称为MOS晶体管,由穆罕默德M. Atalla和达沃·卡在贝尔实验室,1959年导致的发展金属氧化物半导体(MOS)由John施密特存储器在仙童半导体公司在1964年除了更高的性能,MOS 半导体存储器是便宜和消耗比磁芯存储器更少的功率。费德里科·法金(Federico Faggin)开发的矽栅 MOS集成电路(MOS IC)技术1968年在仙童半导体公司(Fairchild)实现了MOS 存储器芯片的生产。在1970年代初期,MOS存储器已取代磁芯存储器成为主导的存储器技术。

1963年,Fairchild Semiconductor的Robert H. Norman发明了集成的双极静态随机存取存储器(SRAM)。1964年,Fairchild的John Schmidt发明了MOS SRAM。SRAM成为了一种替代磁芯内存,但需要6个MOS晶体管的每个比特的数据。SRAM的商业使用始于1965年,当时IBM为System / 360 Model 95推出了SP95存储芯片。

动态随机存取存储器(DRAM)允许为每个存储位用单个晶体管替换4或6晶体管锁存电路,从而大大增加了存储密度,但又增加了波动性。数据存储在每个晶体管的微小电容中,必须每隔几毫秒定期刷新一次,然后电荷才能泄漏出去。东芝于1965年推出的Toscal BC-1411 电子计算器,使用了一种电容性双极DRAM形式,将180位数据存储在由锗双极晶体管和电容器组成的离散存储单元中。尽管双极DRAM提供了比磁芯内存更高的性能,但它无法与当时占主导地位的磁芯内存的较低价格竞争。

MOS技术是现代DRAM的基础。1966年,博士罗伯特·丹纳德在IBM Thomas J. Watson研究中心正在对MOS内存。在检查MOS技术的特性时,他发现它可以构建电容器,并且在MOS电容器上存储电荷或不存储电荷可以表示1和0,而MOS晶体管可以控制将电荷写入到MOS。电容器。这导致他开发了单晶体管DRAM存储单元。1967年,丹纳德(Dennard)向IBM申请了一项基于MOS技术的单晶体管DRAM存储单元的专利。第一个商用DRAM IC芯片是Intel 1103,它是它是在8 µm MOS工艺上制造的,容量为1 Kibit,并于1970年发布。

同步动态随机存取存储器(SDRAM)由Samsung Electronics开发。第一个商用SDRAM芯片是三星KM48SL2000,其容量为16 Mibit。它由三星于1992年推出,并于1993年投入批量生产。第一个商用DDR SDRAM(双倍数据速率 SDRAM)存储芯片是1998年6月发布的三星64 Mibit DDR SDRAM芯片。GDDR(图形DDR)是DDR SGRAM(同步图形RAM)的一种形式,它于1998年由三星作为16 Mibit存储芯片首次发布。



参考文献