『壹』 内存条的发展史!
内存发展史
在了解内存的发展之前,我们应该先解释一下几个常用词汇,这将有助于我们加强对内存的理解。
RAM就是RandomAccessMemory(随机存贮器)的缩写。它又分成两种StaticRAM(静态随机存贮器)和DynamicRAM(动态随机存贮器)。
SRAM曾经是一种主要的内存,SRAM速度很快而且不用刷新就能保存数据不丢失。它以双稳态电路形式存储数据,结构复杂,内部需要使用更多的晶体管构成寄存器以保存数据,所以它采用的硅片面积相当大,制造成本也相当高,所以现在只能把SRAM用在比主内存小的多的高速缓存上。随着Intel将L2高速缓存整合入CPU(从Medocino开始)后,SRAM失去了最大应用需求来源,还好在移动电话从模拟转向数字的发展趋势中,终于为具有省电优势的SRAM寻得了另一个需求成长的契机,再加上网络服务器、路由器等的需求激励,才使得SRAM市场勉强得以继续成长。
DRAM,顾名思义即动态RAM。DRAM的结构比起SRAM来说要简单的多,基本结构是一只MOS管和一个电容构成。具有结构简单、集成度高、功耗低、生产成本低等优点,适合制造大容量存储器,所以现在我们用的内存大多是由DRAM构成的。所以下面主要介绍DRAM内存。在详细说明DRAM存储器前首先要说一下同步的概念,根据内存的访问方式可分为两种:同步内存和异步内存。区分的标准是看它们能不能和系统时钟同步。内存控制电路(在主板的芯片组中,一般在北桥芯片组中)发出行地址选择信号(RAS)和列地址选择信号(CAS)来指定哪一块存储体将被访问。在SDRAM之前的EDO内存就采用这种方式。读取数据所用的时间用纳秒表示。当系统的速度逐渐增加,特别是当66MHz频率成为总线标准时,EDO内存的速度就显得很慢了,CPU总要等待内存的数据,严重影响了性能,内存成了一个很大的瓶颈。因此出现了同步系统时钟频率的SDRAM。DRAM的分类FPDRAM:又叫快页内存,在386时代很流行。因为DRAM需要恒电流以保存信息,一旦断电,信息即丢失。它的刷新频率每秒钟可达几百次,但由于FPDRAM使用同一电路来存取数据,所以DRAM的存取时间有一定的时间间隔,这导致了它的存取速度并不是很快。另外,在DRAM中,由于存储地址空间是按页排列的,所以当访问某一页面时,切换到另一页面会占用CPU额外的时钟周期。其接口多为72线的SIMM类型。EDODRAM:EDORAM――ExtendedDateOutRAM——外扩充数据模式存储器,EDO-RAM同FPDRAM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,其接口方式多为72线的SIMM类型,但也有168线的DIMM类型。EDODRAM这种内存流行在486以及早期的奔腾电脑上。当前的标准是SDRAM(同步DRAM的缩写),顾名思义,它是同步于系统时钟频率的。SDRAM内存访问采用突发(burst)模式,它和原理是,SDRAM在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑(一个状态机),利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现,还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上,它类似常规的DRAM,也需时钟进行刷新。可以说,SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。然而,SDRAM是如何利用它的同步特性而适应高速系统的需要的呢?我们知道,原先我们使用的动态存储器技术都是建立在异步控制基础上的。系统在使用这些异步动态存储器时需插入一些等待状态来适应异步动态存储器的本身需要,这时,指令的执行时间往往是由内存的速度、而非系统本身能够达到的最高速率来决定。例如,当将连续数据存入CACHE时,一个速度为60ns的快页内存需要40ns的页循环时间;当系统速度运行在100MHz时(一个时钟周期10ns),每执行一次数据存取,即需要等待4个时钟周期!而使用SDRAM,由于其同步特性,则可避免这一时。SDRAM结构的另一大特点是其支持DRAM的两列地址同时打开。两个打开的存储体间的内存存取可以交叉进行,一般的如预置或激活列可以隐藏在存储体存取过程中,即允许在一个存储体读或写的同时,令一存储体进行预置。按此进行,100MHz的无缝数据速率可在整个器件读或写中实现。因为SDRAM的速度约束着系统的时钟速度,它的速度是由MHz或ns来计算的。SDRAM的速度至少不能慢于系统的时钟速度,SDRAM的访问通常发生在四个连续的突发周期,第一个突发周期需要4个系统时钟周期,第二到第四个突发周期只需要1个系统时钟周期。用数字表示如下:4-1-1-1。顺便提一下BEDO(BurstEDO)也就是突发EDO内存。实际上其原理和性能是和SDRAM差不多的,因为Intel的芯片组支持SDRAM,由于INTEL的市场领导地位帮助SDRAM成为市场的标准。
DRAMR的两种接口类型DRAM主要有两种接口类型,既早期的SIMM和现在的标准DIMM。SIMM是Single-InLineMemoryMole的简写,即单边接触内存模组,这是486及其较早的PC机中常用的内存的接口方式。在更早的PC机中(486以前),多采用30针的SIMM接口,而在Pentium中,应用更多的则是72针的SIMM接口,或者是与DIMM接口类型并存。DIMM是DualIn-LineMemoryMole的简写,即双边接触内存模组,也就是说这种类型接口内存的插板的两边都有数据接口触片,这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中,通常为84针,但由于是双边的,所以一共有84×2=168线接触,故而人们经常把这种内存称为168线内存,而把72线的SIMM类型内存模组直接称为72线内存。DRAM内存通常为72线,EDO-RAM内存既有72线的,也有168线的,而SDRAM内存通常为168线的。新的内存标准在新的世纪到来之时,也带来了计算机硬件的重大改变。计算机的制造工艺发展到已经可以把微处理器(CPU)的时钟频率提高的一千兆的边缘。相应的内存也必须跟得上处理器的速度才行。现在有两个新的标准,DDRSDRAM内存和Rambus内存。它们之间的竞争将会成为PC内存市场竞争的核心。DDRSDRAM代表着一条内存逐渐演化的道路。Rambus则代表着计算机设计上的重大变革。从更远一点的角度看。DDRSDRAM是一个开放的标准。然而Rambus则是一种专利。它们之间的胜利者将会对计算机制造业产生重大而深远的影响。
RDRAM在工作频率上有大幅度的提升,但这一结构的改变,涉及到包括芯片组、DRAM制造、封装、测试甚至PCB及模组等的全面改变,可谓牵一发而动全身。未来高速DRAM结构的发展究竟如何?
Intel重新整装再发的820芯片组,是否真能如愿以偿地让RDRAM登上主流宝座?PC133SDRAM:PC133SDRAM基本上只是PC100SDRAM的延伸,不论在DRAM制造、封装、模组、连接器方面,都延续旧有规范,它们的生产设备相同,因此生产成本也几乎与PC100SDRAM相同。严格来说,两者的差别仅在于相同制程技术下,所多的一道「筛选」程序,将速度可达133MHz的颗粒挑选出来而已。若配合可支持133MHz外频的芯片组,并提高CPU的前端总线频率(FrontSideBus)到133MHz,便能将DRAM带宽提高到1GB/sec以上,从而提高整体系统性能。DDR-SDRAM:DDRSDRAM(DoubleDataRateDRAM)或称之为SDRAMⅡ,由于DDR在时钟的上升及下降的边缘都可以传输资料,从而使得实际带宽增加两倍,大幅提升了其性能/成本比。就实际功能比较来看,由PC133所衍生出的第二代PC266DDRSRAM(133MHz时钟×2倍数据传输=266MHz带宽),不仅在InQuest最新测试报告中显示其性能平均高出Rambus24.4%,在Micron的测试中,其性能亦优于其他的高频宽解决方案,充份显示出DDR在性能上已足以和Rambus相抗衡的程度。DirectRambus-DRAM:RambusDRAM设计与以往DRAM很大的不同之处在于,它的微控制器与一般内存控制器不同,使得芯片组必须重新设计以符合要求,此外,数据通道接口也与一般内存不同,Rambus以2条各8bit宽(含ECC则为9bit)的数据通道(channel)传输数据,虽然比SDRAM的64bit窄,但其时钟频率却可高达400MHz,且在时钟的上升和下降沿都能传输数据,因而能达到1.6GB/sec的尖峰带宽。
各种DRAM规格之综合比较数据带宽:从数据带宽来看,传统PC100在时钟频率为100MHz的情况下,尖峰数据传输率可达到800MB/sec。若以先进0.25微米线程制造的DRAM,大都可以「筛选」出时钟频率达到133MHz的PC133颗粒,可将尖峰数据传输率再次提高至1.06GB/sec,只要CPU及芯片组能配合,就可提高整体系统性能。此外,就DDR而言,由于其在时钟上升和下降沿都能传输数据,所以在相同133MHz的时钟频率下,其尖峰数据传输将可大幅提高两倍,达到2.1GB/sec的水准,其性能甚至比现阶段Rambus所能达到的1.6GB/sec更高。
传输模式:传统SDRAM采用并列数据传输方式,Rambus则采取了比较特别的串行传输方式。在串行的传输方式之下,资料信号都是一进一出,可以把数据带宽降为16bit,而且可大幅提高工作时钟频率(400MHz),但这也形成了模组在数据传输设计上的限制。也就是说,在串接的模式下,如果有其中一个模组损坏、或是形成断路,便会使整个系统无法正常开机。因此,对采用Rambus内存模组的主机板而言,便必须将三组内存扩充插槽完全插满,如果Rambus模组不足的话,只有安装不含RDRAM颗粒的中继模组(ContinuityRIMMMole;C-RIMM),纯粹用来提供信号的串接工作,让数据的传输畅通。模组及PCB的设计:由于Rambus的工作频率高达400MHz,所以不管是电路设计、线路布局、颗粒封装及记忆模组的设计等,都和以往SDRAM大为不同。以模组设计而言,RDRAM所构成的记忆模组称之为RIMM(RambusInMemoryMole),目前的设计可采取4、6、8、12与16颗等不同数目的RDRAM颗粒来组成,虽然引脚数提高到了184只,但整个模组的长度却与原有DIMM相当。另外,在设计上,Rambus的每一个传输信道所能承载的芯片颗粒数目有限(最多32颗),从而造成RDRAM内存模组容量将有所限制。也就是说,如果已经安装了一只含16颗RDARM颗粒的RIMM模组时,若想要再扩充内存,最多只能再安装具有16颗RDARM的模组。另外,由于RDARM在高频下工作将产生高温,所以RIMM模组在设计时必须加上一层散热片,也增加了RIMM模组的成本。
颗粒的封装:DRAM封装技术从最早的DIP、SOJ提高到TSOP的形式。从现在主流SDRAM的模组来看,除了胜创科技首创的TinyBGA技术和樵风科技首创的BLP封装模式外,绝大多数还是采用TSOP的封装技术。
随着DDR、RDRAM的陆续推出,将内存频率提高到一个更高的水平上,TSOP封装技术渐渐有些力不从心了,难以满足DRAM设计上的要求。从Intel力推的RDRAM来看,采用了新一代的μBGA封装形式,相信未来DDR等其他高速DRAM的封装也会采取相同或不同的BGA封装方式。尽管RDRAM在时钟频率上有了突破性的进展,有效地提高了整个系统性能,但毕竟在实际使用上,其规格与现阶段主流的SDRAM有很大的差异,不仅不兼容于现有系统芯片组而成了Intel一家独揽的局面。甚至在DRAM模组的设计上,不仅使用了最新一代的BGA封装方式,甚至在电路板的设计上,都采取用了8层板的严格标准,更不用说在测试设备上的庞大投资。使得大多数的DRAM及模组厂商不敢贸然跟进。
再说,由于Rambus是个专利标准,想生产RDRAM的厂商必须先取得Rambus公司的认证,并支付高额的专利费用。不仅加重了各DRAM厂商的成本负担,而且它们担心在制定未来新一代的内存标准时会失去原来掌握的规格控制能力。
由于RIMM模组的颗粒最多只能为32颗,限制了Rambus应用,只能用在入门级服务器和高级PC上。或许就PC133而言,在性能上无法和Rambus抗衡,但是一旦整合了DDR技术后,其数据带宽可达到2.1GB/sec,不仅领先Rambus所能达到的1.6GB/sec标准,而且由于其开放的标准及在兼容性上远比Rambus高的原故,估计将会对Rambus造成非常大的杀伤力。更何况台湾在威盛与AMD等联盟的强力支持下,Intel是否能再象往日一般地呼风唤雨,也成了未知数。至少,在低价PC及网络PC方面,Rambus的市场将会很小。
结论:尽管Intel采取了种种不同的策略布局及对策,要想挽回Rambus的气势,但毕竟像Rambus这种具有突破性规格的产品,在先天上便存在有着诸多较难克服的问题。或许Intel可以藉由更改主机板的RIMM插槽方式、或是提出SDRAM与RDRAM共同存在的过渡性方案(S-RIMM、RIMMRiser)等方式来解决技术面上的问题。但一旦涉及规模量产成本的控制问题时,便不是Intel所能一家独揽的,更何况在网络趋势下的计算机应用将愈来愈趋于低价化,市场需求面是否对Rambus有兴趣,则仍有待考验。 在供给方面,从NEC独创的VCMSDRAM规格(VirtualChannelMemory)、以及Samsung等DRAM大厂对Rambus支持态度已趋保守的情况来看,再加上相关封装及测试等设备上的投资不足,估计年底之前,Rambus内存模组仍将缺乏与PC133甚至DDR的价格竞争力。就长远的眼光来看,Rambus架构或许可以成为主流,但应不再会是主导市场的绝对主流,而SDRAM架构(PC133、DDR)在低成本的优势,以及广泛的应用领域,应该会有非常不错的表现。相信未来的DRAM市场,将会是多种结构并存的局面。
具最新消息,可望成为下一世代内存主力的RambusDRAM因芯片组延迟推出,而气势稍挫的情况之下,由全球多家半导体与电脑大厂针对DDRSDRAM的标准化,而共同组成的AMII(、)阵营,则决定积极促进比PC200、PC266速度提高10倍以上的PC1600与PC2100DDRSDRAM规格的标准化,此举使得RambusDRAM与DDRSDRAM的内存主导权之争,迈入新的局面。全球第二大微处理器制造商AMD,决定其Athlon处理器将采用PC266规格的DDRSDRAM,而且决定在今年年中之前,开发支持DDRSDRAM的芯片组,这使DDRSDRAM阵营深受鼓舞。全球内存业者极有可能将未来投资的重心,由RambusDRAM转向DDRSDRAM。
综上所述,今年DDRSDRAM的发展势头要超过RAMBUS。而且DDRSDRAM的生产成本只有SDRAM的1.3倍,在生产成本上更具优势。未来除了DDR和RAMBUS外还有其他几种有希望的内存产品,下面介绍其中的几种:SLDRAM(SyncLinkDRAM,同步链接内存):SLDRAM也许是在速度上最接近RDRAM的竞争者。SLDRAM是一种增强和扩展的SDRAM架构,它将当前的4体(Bank)结构扩展到16体,并增加了新接口和控制逻辑电路
。SLDRAM像SDRAM一样使用每个脉冲沿传输数据。
VirtualChannelDRAM:VirtualChannel“虚拟信道”是加装在内存单元与主控芯片上的内存控制部分之间,相当于缓存的一类寄存器。使用VC技术后,当外部对内存进行读写操作时,将不再直接对内存芯片中的各个单元进行读写操作,而改由VC代理。VC本身所具有的缓存效果也不容小觑,当内存芯片容量为目前最常见的64Mbit时,VC与内存单元之间的带宽已达1024bit。即便不考虑前/后台并列处理所带来的速度提升,光是“先把数据从内存单元中移动到高速的VC中后再由外部进行读写”这一基本构造本身就很适于提高内存的整体速度。每块内存芯片中都可以搭载复数的VC,64Mbit的产品中VC总数为16个。不但每个VC均可以分别对应不同的内存主控设备(MemoryMaster,此处指CPU、南桥芯片、各种扩展卡等等),而且在必要时,还可以把多个VC信道捆绑在一起以对应某个占用带宽特别大的内存主控设备。因此,在多任务同时执行的情况下,VC-SDRAM也能保证持续地进行高效率的数据传输。VC-SDRAM还有一个特点,就是保持了与传统型SDRAM的管脚兼容,厂家不需要重新进行主板布线设计就能够使主板支持它。不过由于它与传统型SDRAM控制方式不同,因此还需要得到控制芯片组的支持方能使用,目前已支持VC-SDRAM的芯片组有VIA的ApolloPro133系列、ApolloMVP4和SiS的SiS630等。
『贰』 内存储器的发展历程
对于用过386机器的人来说,30pin的内存,我想在很多人的脑海里,一定或多或少的还留有一丝印象,这一次我们特意收集的7根30pin的内存条,并拍成图片,怎么样看了以后,是不是有一种久违的感觉呀!
30pin 反面 30pin 正面
下面是一些常见内存参数的介绍:
bit 比特,内存中最小单位,也叫“位”。它只有两个状态分别以0和1表示
byte字节,8个连续的比特叫做一个字节。
ns(nanosecond)
纳秒,是一秒的10亿分之一。内存读写速度的单位,其前面数字越小表示速度越快。
72pin正面 72pin反面
72pin的内存,可以说是计算机发展史的一个经典,也正因为它的廉价,以及速度上大幅度的提升,为电脑的普及,提供了坚实的基础。由于用的人比较多,目前在市场上还可以买得到。
SIMM(Single In-line Memory Moles)
单边接触内存模组。是5X86及其较早的PC中常采用的内存接口方式。在486以前,多采用30针的SIMM接口,而在Pentuim中更多的是72针的SIMM接口,或者与DIMM接口类型并存。人们通常把72线的SIMM类型内存模组直接称为72线内存。
ECC(Error Checking and Correcting)
错误检查和纠正。与奇偶校验类似,它不但能检测到错误的地方,还可以纠正绝大多数错误。它也是在原来的数据位上外加位来实现的,这些额外的位是用来重建错误数据的。只有经过内存的纠错后,计算机操作指令才可以继续执行。当然在纠错是系统的性能有着明显的降低。
EDO DRAM(Extended Data Output RAM)
扩展数据输出内存。是Micron公司的专利技术。有72线和168线之分、5V电压、带宽32bit、基本速度40ns以上。传统的DRAM和FPM DRAM在存取每一bit数据时必须输出行地址和列地址并使其稳定一段时间后,然后才能读写有效的数据,而下一个bit的地址必须等待这次读写操作完成才能输出。EDO DRAM不必等待资料的读写操作是否完成,只要规定的有效时间一到就可以准备输出下一个地址,由此缩短了存取时间,效率比FPM DRAM高20%—30%。具有较高的性/价比,因为它的存取速度比FPM DRAM快15%,而价格才高出5%。因此,成为中、低档Pentium级别主板的标准内存。
DIMM(Dual In-line Memory Moles)
双边接触内存模组。也就是说这种类型接口内存的插板两边都有数据接口触片,这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中,通常为84针,由于是双边的,所以共有84×2=168线接触,所以人们常把这种内存称为168线内存。
PC133
SDRAM(Synchronous Burst RAM)
同步突发内存。是168线、3.3V电压、带宽64bit、速度可达6ns。是双存储体结构,也就是有两个储存阵列,一个被CPU读取数据的时候,另一个已经做好被读取数据的准备,两者相互自动切换,使得存取效率成倍提高。并且将RAM与CPU以相同时钟频率控制,使RAM与CPU外频同步,取消等待时间,所以其传输速率比EDO DRAM快了13%。SDRAM采用了多体(Bank)存储器结构和突发模式,能传输一整数据而不是一段数据。
SDRAM ECC 服务器专用内存
RDRAM(Rambus DRAM)
是美国RAMBUS公司在RAMBUSCHANNEL技术基础上研制的一种存储器。用于数据存储的字长为16位,传输率极速指标有望达到600MHz。以管道存储结构支持交叉存取同时执行四条指令,单从封装形式上看,与DRAM没有什么不同,但在发热量方面与100MHz的SDRAM大致相当。因为它的图形加速性能是EDO DRAM的3-10倍,所以目前主要应用于高档显卡上做显示内存。
Direct RDRAM
是RDRAM的扩展,它使用了同样的RSL,但接口宽度达到16位,频率达到800MHz,效率更高。单个传输率可达到1.6GB/s,两个的传输率可达到3.2GB/s。
点评:
30pin和72pin的内存,早已退出市场,现在市场上主流的内存,是SDRAM,而SDRAM的价格越降越底,对于商家和厂家而言,利润空间已缩到了极限,赔钱的买卖,有谁愿意去做了?再者也没有必要,毕竟厂家或商家们总是在朝着向“钱”的方向发展。
随着 INTEL和 AMD两大公司 CPU生产飞速发展,以及各大板卡厂家的支持,RAMBUS 和 DDRAM 也得到了更快的发展和普及,究竟哪一款会成为主流,哪一款更适合用户,市场终究会证明这一切的。
机存取存储器是电脑的记忆部件,也被认为是反映集成电路工艺水平的部件。各种存储器中以动态存储器(DRAM)的存储容量为最大,使用最为普及,几十年间它的存储量扩大了几千倍,存取数据的速度提高40多倍。存储器的集成度的提高是靠不断缩小器件尺寸达到的。尺寸的缩小,对集成电路的设计和制造技术提出了极为苛刻的要求,可以说是只有一代新工艺的突破,才有一代集成电路。
动态读写存储器DRAM(Dynamic Random Access MeMory)是利用MOS存储单元分布电容上的电荷来存储数据位,由于电容电荷会泄漏,为了保持信息不丢失,DRAM需要不断周期性地对其刷新。由于这种结构的存储单元所需要的MOS管较少,因此DRAM的集成度高、功耗也小,同时每位的价格最低。DRAM一般都用于大容量系统中。DRAM的发展方向有两个,一是高集成度、大容量、低成本,二是高速度、专用化。
从1970年Intel公司推出第一块1K DRAM芯片后,其存储容量基本上是按每三年翻两番的速度发展。1995年12月韩国三星公司率先宣布利用0.16μm工艺研制成功集成度达10亿以上的1000M位的高速(3lns)同步DRAM。这个领域的竞争非常激烈,为了解决巨额投资和共担市场风险问题,世界范围内的各大半导体厂商纷纷联合,已形成若干合作开发的集团格局。
1996年市场上主推的是4M位和16M位DRAM芯片,1997年以16M位为主,1998年64M位大量上市。64M DRAM的市场占有率达52%;16M DRAM的市场占有率为45%。1999年64M DRAM市场占有率已提高到78%,16M DRAM占1%。128M DRAM已经普及,明年将出现256M DRAM。
高性能RISC微处理器的时钟已达到100MHz~700MHz,这种情况下,处理器对存储器的带宽要求越来越高。为了适应高速CPU构成高性能系统的需要,DRAM技术在不断发展。在市场需求的驱动下,出现了一系列新型结构的高速DRAM。例如EDRAM、CDRAM、SDRAM、RDRAM、SLDRAM、DDR DRAM、DRDRAM等。为了提高动态读写存储器访问速度而采用不同技术实现的DRAM有:
(1) 快速页面方式FPM DRAM
快速页面方式FPM(Fast Page Mode)DRAM已经成为一种标准形式。一般DRAM存储单元的读写是先选择行地址,再选择列地址,事实上,在大多数情况下,下一个所需要的数据在当前所读取数据的下一个单元,即其地址是在同一行的下一列,FPM DRAM可以通过保持同一个行地址来选择不同的列地址实现存储器的连续访问。减少了建立行地址的延时时间从而提高连续数据访问的速度。但是当时钟频率高于33MHz时,由于没有足够的充电保持时间,将会使读出的数据不可靠。
(2) 扩展数据输出动态读写存储器EDO DRAM
在FPM技术的基础上发展起来的扩展数据输出动态读写存储器EDODRAM(Extended Data Out DRAM),是在RAM的输出端加一组锁存器构成二级内存输出缓冲单元,用以存储数据并一直保持到数据被可靠地读取时为止,这样就扩展了数据输出的有效时间。EDODRAM可以在50MHz时钟下稳定地工作。
由于只要在原DRAM的基础上集成成本提高并不多的EDO逻辑电路,就可以比较有效地提高动态读写存储器的性能,所以在此之前,EDO DRAM曾成为动态读写存储器设计的主流技术和基本形式。
(3) 突发方式EDO DRAM
在EDO DRAM存储器的基础上,又发展了一种可以提供更高有效带宽的动态读写存储器突发方式EDO DRAM(Burst EDO DRAM)。这种存储器可以对可能所需的4个数据地址进行预测并自动地预先形成,它把可以稳定工作的频率提高到66MHz。
(4) 同步动态读写存储器SDRAM
SDRAM(Synchronous DRAM)是通过同步时钟对控制接口的操作和安排片内隔行突发方式地址发生器来提高存储器的性能。它仅需要一个首地址就可以对一个存储块进行访问。所有的输入采样如输出有效都在同一个系统时钟的上升沿。所使用的与CPU同步的时钟频率可以高达66MHz~100MHz。它比一般DRAM增加一个可编程方式寄存器。采用SDRAM可大大改善内存条的速度和性能,系统设计者可根据处理器要求,灵活地采用交错或顺序脉冲。
Infineon Technologies(原Siemens半导体)今年已批量供应256Mit SDRAM。其SDRAM用0.2μm技术生产,在100MHz的时钟频率下输出时间为10ns。
(5) 带有高速缓存的动态读写存储器CDRAM
CDRAM(Cached DRAM)是日本三菱电气公司开发的专有技术,1992年推出样品,是通过在DRAM芯片,集成一定数量的高速SRAM作为高速缓冲存储器Cache和同步控制接口,来提高存储器的性能。这种芯片用单一+3.3V电源,低压TTL输入输出电平。目前三菱公司可以提供的CDRAM为4Mb和16Mb,其片内Cache为16KB,与128位内部总线配合工作,可以实现100MHz的数据访问。流水线式存取时间为7ns。
(6) 增强型动态读写存储器EDRAM(Enhanced DRAM)
由Ramtron跨国公司推出的带有高速缓冲存储器的DRAM产品称作增强型动态读写存储器EDRAM(Enhanced DRAM),它采用异步操作方式,单一+5V工作电源,CMOS或TTL输入输出电平。由于采用一种改进的DRAM 0.76μm CMOS工艺和可以减小寄生电容和提高晶体管增益的结构技术,其性能大大提高,行访问时间为35ns,读/写访问时间可以提高到65ns,页面写入周期时间为15ns。EDRAM还在片内DRAM存储矩阵的列译码器上集成了2K位15ns的静态RAM高速缓冲存储器Cache,和后写寄存器以及另外的控制线,并允许SRAM Cache和DRAM独立操作。每次可以对一行数据进行高速缓冲。它可以象标准的DRAM对任一个存储单元用页面或静态列访问模式进行操作,访问时间只有15ns。当Cache未命中时,EDRAM就把新的一行加载到Cache中,并把选择的存储单元数据输出,这需要花35ns。这种存储器的突发数据率可以达到267Mbytes/s。
(7) RDRAM(Rambus DRAM)
Rambus DRAM是Rambus公司利用本身研制的一种独特的接口技术代替页面方式结构的一种新型动态读写存储器。这种接口在处理机与DRAM之间使用了一种特殊的9位低压负载发送线,用250MHz同步时钟工作,字节宽度地址与数据复用的串行总线接口。这种接口又称作Rambus通道,这种通道嵌入到DRAM中就构成Rambus DRAM,它还可以嵌入到用户定制的逻辑芯片或微处理机中。它通过使用250MHz时钟的两个边沿可以使突发数据传输率达到500MHz。在采用Rambus通道的系统中每个芯片内部都有它自己的控制器,用来处理地址译码和面页高速缓存管理。由此一片存储器子系统的容量可达512K字节,并含有一个总线控制器。不同容量的存储器有相同的引脚并连接在同一组总线上。Rambus公司开发了这种新型结构的DRAM,但是它本身并不生产,而是通过发放许可证的方式转让它的技术,已经得到生产许可的半导体公司有NEC、Fujitsu、Toshiba、Hitachi和LG等。
被业界看好的下一代新型DRAM有三种:双数据传输率同步动态读写存储器(DDR SDRAM)、同步链动态读写存储器(SLDRAM)和Rambus接口DRAM(RDRAM)。
(1) DDR DRAM(Double Data Rate DRAM)
在同步动态读写存储器SDRAM的基础上,采用延时锁定环(Delay-locked Loop)技术提供数据选通信号对数据进行精确定位,在时钟脉冲的上升沿和下降沿都可传输数据(而不是第一代SDRAM仅在时钟脉冲的下降沿传输数据),这样就在不提高时钟频率的情况下,使数据传输率提高一倍,故称作双数据传输率(DDR)DRAM,它实际上是第二代SDRAM。由于DDR DRAM需要新的高速时钟同步电路和符合JEDEC标准的存储器模块,所以主板和芯片组的成本较高,一般只能用于高档服务器和工作站上,其价格在中低档PC机上可能难以接受。
(2) SLDRAM(Synchnonous Link DRAM)
这是由IBM、HP、Apple、NEC、Fujitsu、Hyundai、Micron、TI、Toshiba、Sansung和Siemens等业界大公司联合制定的一个开放性标准,委托Mosaid Technologies公司设计,所以SLDRAM是一种原本最有希望成为高速DRAM开放性工业标准的动态读写存储器。它是一种在原DDR DRAM基础上发展的一种高速动态读写存储器。它具有与DRDRAM相同的高数据传输率,但是它比其工作频率要低;另外生产这种存储器不需要支付专利使用费,使得制造成本较低,所以这种存储器应该具有市场竞争优势。但是由于SLDRAM联盟是一个松散的联合体,众多成员之间难以协调一致,在研究经费投入上不能达成一致意见,加上Intel公司不支持这种标准,所以这种动态存储器反而难以形成气候,敌不过Intel公司鼎立支持的Rambus公司的DRDRAM。SLDRAM可用于通信和消费类电子产品,高档PC和服务器。
(3) DRDRAM(Direct Rambus DRAM)
从1996年开始,Rambus公司就在Intel公司的支持下制定新一代RDRAM标准,这就是DRDRAM(Direct RDRAM)。这是一种基于协议的DRAM,与传统DRAM不同的是其引脚定义会随命令而变,同一组引脚线可以被定义成地址,也可以被定义成控制线。其引脚数仅为正常DRAM的三分之一。当需要扩展芯片容量时,只需要改变命令,不需要增加硬件引脚。这种芯片可以支持400MHz外频,再利用上升沿和下降沿两次传输数据,可以使数据传输率达到800MHz。同时通过把数据输出通道从8位扩展成16位,这样在100MHz时就可以使最大数据输出率达1.6Gb/s。东芝公司在购买了Rambus公司的高速传输接口技术专利后,于1998年9月首先推出72Mb的RDRAM,其中64Mb是数据存储器,另外8Mb用于纠错校验,由此大大提高了数据读写可靠性。
Intel公司办排众议,坚定地推举DRDRAM作为下一代高速内存的标准,目前在Intel公司对Micro、Toshiba和Samsung等公司组建DRDRAM的生产线和测试线投入资金。其他众多厂商也在努力与其抗争,最近AMD宣布至少今年推出的K7微处理器都不打算采用Rambus DRAM;据说IBM正在考虑放弃对Rambus的支持。当前市场上同样是64Mb的DRAM,RDRAM就要比其他标准的贵45美元。
由此可见存储器的发展动向是:大容量化,高速化, 多品种、多功能化,低电压、低功耗化。
存储器的工艺发展中有以下趋势:CHMOS工艺代替NMOS工艺以降低功耗;缩小器件尺寸,外围电路仍采用ECL结构以提高存取速度同时提高集成度;存储电容从平面HI-C改为深沟式,保证尺寸减少后的电荷存储量,以提高可靠性;电路设计中简化外围电路结构,注意降低噪声,运用冗余技术以提高质量和成品率;工艺中采用了多种新技术;使DRAM的存储容量稳步上升,为今后继续开发大容量的新电路奠定基础。
从电子计算机中的处理器和存储器可以看出ULSI前进的步伐和几十年间的巨大变化。
『叁』 简要介绍下计算机存储器的发展
计算机怎么是这样一个惊人的小配件? 对许多人他们可以 t是,因此惊奇关于怎样计算机改变了我们居住的方式。 计算机在许多大小和形状可能现在被发现。 几乎每家电似乎有他们被找出的自己的微型计算机某处。 从汽车到大厦对几乎每个小配件有,每一个大多时间有计算机工作做他们跑和改变我们居住生活的方式。
首要,计算机的最重要的组分是它的处理器。 它被认为做所有计算和处理计算机的心脏。 但与所有处理的那计算和,计算机赢取了 t是这样一个卓越的小配件如果不为它惊人的记忆。 计算机存储器使成为可能保留重要信息关于计算机。 可以再次使用这样数据和被检索当有些存储的数据是需要的时。 不用计算机存储器,处理器在哪里不会有设施存放它的,从而使他们的重要演算和过程无用。
有分配的计算机存储器的不同的类型存放数据的不同的类型。 当它来到存放必要的数据在计算机里面时,他们也有不同的能力和专业。 最响誉的计算机存储器是RAM,否则通认作为随机存取存储器。 它称随机存取,因为所有存储的数据可以直接地访问,如果您知道相交某一存储单元的确切的列和专栏。 在计算机存储器的这个类型,数据可以按任何顺序访问。 RAM s确切在对面称SAM或串行存取记忆,存放数据参加一系列存储单元可能按顺序只访问。 它经营很象盒式磁带,您必须审阅其他存储单元在访问您寻找的数据之前。
计算机存储器的其他类型包括ROM或只读存储器。 ROM是集成电路已经编程以不可能修改或改变的具体数据,因此仅命名读的。 也有计算机存储器叫的虚拟内存的另一个类型。 记忆的这个类型是一个共同的组分在多数操作系统和桌面。 它帮助计算机RAM释放以未使用的应用做方式为装载使用的当前应用。 它在计算机 s硬盘简单地运作在检查在RAM存放的数据旁边最近不使用并且安排它被存放,从而释放可贵的空间在RAM为装载其他应用。 一个虚拟内存将做一台计算机认为它有几乎无限的RAM在它里面。
的计算机存储器的另一个类型使计算机处理任务更加快速是什么称高速缓冲存储器。 高速缓冲存储器简单地运作在有旁边当前应用、在它的记忆存放的演算和过程而不是直接地到主要储藏区域。 当某一过程是需要早先半新的数据,它首先将设法访问高速缓冲存储器,如果这样数据在访问中央记忆贮存区之前被存放那里。 这从寻找数据在一个更大和更大的记忆贮存区释放计算机并且使数据提取更加快速。 计算机存储器在发展一个恒定的状态,当技术越来越被开发。 谁知道,计算机存储器也许为人的消耗量也在不久将来可能适合。
『肆』 只读存储器的发展历程
http://www.ahtvu.ah.cn/jxc1/zhykch/5124/jiaoxuefu/h3.htm
http://www.scude.cc/kejian/new/96/faq/5.htm
『伍』 只读存储器的发展历程 说详细下 谢谢
ROM所存数据稳定 ,断电后所存数据也不会改变;其结构较简单,读出较方专便,因而常用于存储各种属固定程序和数据。除少数品种的只读存储器(如字符发生器)可以通用之外,不同用户所需只读存储器的内容不同。为便于使 用和大批 量 生产 ,进一步发展了可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。EPROM需用紫外光长时间照射才能擦除,使用很不方便。20世纪 80 年代制出的 EEPROM ,克服了EPROM的不足,但集成度不高 ,价格较贵。于是又开发出一种新型的存储单元结构同 EPROM 相似的快闪存储器 。其集成度高、功耗低 、体积小 ,又能在线快速擦除 ,因而获得飞速发展,并有可能取代现行的硬盘和软盘而成为主要的大容量存储媒体。大部分只读存储器用金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管制成。
不是很详细 求采纳
『陆』 内存条的发展史
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 Moles,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(Reced 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(Reced 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 MemoryMoles,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。
『柒』 相变存储器的发展历史
二十世纪五十年代至六十年代,Dr. Stanford Ovshinsky开始研究无定形物质的性质。无定形物质是一类没有表现出确定、有序的结晶结构的物质。1968年,他发现某些玻璃在变相时存在可逆的电阻系数变化。1969年,他又发现激光在光学存储介质中的反射率会发生响应的变化。1970年,他与他的妻子Dr. Iris Ovshinsky共同建立的能量转换装置(ECD)公司,发布了他们与Intel的Gordon Moore合作的结果。1970年9月28日在Electronics发布的这一篇文章描述了世界上第一个256位半导体相变存储器。
近30年后,能量转换装置(ECD)公司与MicronTechnology前副主席Tyler Lowery建立了新的子公司Ovonyx。在2000年2月,Intel与Ovonyx发表了合作与许可协议,此份协议是现代PCM研究与发展的开端。2000年12月,STMicroelectronics(ST)也与Ovonyx开始合作。至2003年,以上三家公司将力量集中,避免重复进行基础的、竞争的研究与发展,避免重复进行延伸领域的研究,以加快此项技术的进展。2005年,ST与Intel发表了它们建立新的闪存公司的意图,新公司名为Numonyx。
在1970年第一份产品问世以后的几年中,半导体制作工艺有了很大的进展,这促进了半导体相变存储器的发展。同时期,相变材料也愈加完善以满足在可重复写入的CD与DVD中的大量使用。Intel开发的相变存储器使用了硫属化物(Chalcogenides),这类材料包含元素周期表中的氧/硫族元素。Numonyx的相变存储器使用一种含锗、锑、碲的合成材料(Ge2Sb2Te5),多被称为GST。现今大多数公司在研究和发展相变存储器时都都使用GST或近似的相关合成材料。大部分DVD-RAM都是使用与Numonyx相变存储器使用的相同的材料。
2011年8月31日,中国首次完成第一批基于相变存储器的产品芯片。
2015年,《自然·光子学》杂志布了世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的相变存储器。
『捌』 谁知道内存的发展史
内存发展史
在了解内存的发展之前,我们应该先解释一下几个常用词汇,这将有助于我们加强对内存的理解。
RAM就是RandomAccessMemory(随机存贮器)的缩写。它又分成两种StaticRAM(静态随机存贮器)和DynamicRAM(动态随机存贮器)。
SRAM曾经是一种主要的内存,SRAM速度很快而且不用刷新就能保存数据不丢失。它以双稳态电路形式存储数据,结构复杂,内部需要使用更多的晶体管构成寄存器以保存数据,所以它采用的硅片面积相当大,制造成本也相当高,所以现在只能把SRAM用在比主内存小的多的高速缓存上。随着Intel将L2高速缓存整合入CPU(从Medocino开始)后,SRAM失去了最大应用需求来源,还好在移动电话从模拟转向数字的发展趋势中,终于为具有省电优势的SRAM寻得了另一个需求成长的契机,再加上网络服务器、路由器等的需求激励,才使得SRAM市场勉强得以继续成长。
DRAM,顾名思义即动态RAM。DRAM的结构比起SRAM来说要简单的多,基本结构是一只MOS管和一个电容构成。具有结构简单、集成度高、功耗低、生产成本低等优点,适合制造大容量存储器,所以现在我们用的内存大多是由DRAM构成的。所以下面主要介绍DRAM内存。在详细说明DRAM存储器前首先要说一下同步的概念,根据内存的访问方式可分为两种:同步内存和异步内存。区分的标准是看它们能不能和系统时钟同步。内存控制电路(在主板的芯片组中,一般在北桥芯片组中)发出行地址选择信号(RAS)和列地址选择信号(CAS)来指定哪一块存储体将被访问。在SDRAM之前的EDO内存就采用这种方式。读取数据所用的时间用纳秒表示。当系统的速度逐渐增加,特别是当66MHz频率成为总线标准时,EDO内存的速度就显得很慢了,CPU总要等待内存的数据,严重影响了性能,内存成了一个很大的瓶颈。因此出现了同步系统时钟频率的SDRAM。DRAM的分类FPDRAM:又叫快页内存,在386时代很流行。因为DRAM需要恒电流以保存信息,一旦断电,信息即丢失。它的刷新频率每秒钟可达几百次,但由于FPDRAM使用同一电路来存取数据,所以DRAM的存取时间有一定的时间间隔,这导致了它的存取速度并不是很快。另外,在DRAM中,由于存储地址空间是按页排列的,所以当访问某一页面时,切换到另一页面会占用CPU额外的时钟周期。其接口多为72线的SIMM类型。EDODRAM:EDORAM――ExtendedDateOutRAM——外扩充数据模式存储器,EDO-RAM同FPDRAM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,其接口方式多为72线的SIMM类型,但也有168线的DIMM类型。EDODRAM这种内存流行在486以及早期的奔腾电脑上。当前的标准是SDRAM(同步DRAM的缩写),顾名思义,它是同步于系统时钟频率的。SDRAM内存访问采用突发(burst)模式,它和原理是,SDRAM在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑(一个状态机),利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现,还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上,它类似常规的DRAM,也需时钟进行刷新。可以说,SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。然而,SDRAM是如何利用它的同步特性而适应高速系统的需要的呢?我们知道,原先我们使用的动态存储器技术都是建立在异步控制基础上的。系统在使用这些异步动态存储器时需插入一些等待状态来适应异步动态存储器的本身需要,这时,指令的执行时间往往是由内存的速度、而非系统本身能够达到的最高速率来决定。例如,当将连续数据存入CACHE时,一个速度为60ns的快页内存需要40ns的页循环时间;当系统速度运行在100MHz时(一个时钟周期10ns),每执行一次数据存取,即需要等待4个时钟周期!而使用SDRAM,由于其同步特性,则可避免这一时。SDRAM结构的另一大特点是其支持DRAM的两列地址同时打开。两个打开的存储体间的内存存取可以交叉进行,一般的如预置或激活列可以隐藏在存储体存取过程中,即允许在一个存储体读或写的同时,令一存储体进行预置。按此进行,100MHz的无缝数据速率可在整个器件读或写中实现。因为SDRAM的速度约束着系统的时钟速度,它的速度是由MHz或ns来计算的。SDRAM的速度至少不能慢于系统的时钟速度,SDRAM的访问通常发生在四个连续的突发周期,第一个突发周期需要4个系统时钟周期,第二到第四个突发周期只需要1个系统时钟周期。用数字表示如下:4-1-1-1。顺便提一下BEDO(BurstEDO)也就是突发EDO内存。实际上其原理和性能是和SDRAM差不多的,因为Intel的芯片组支持SDRAM,由于INTEL的市场领导地位帮助SDRAM成为市场的标准。
DRAMR的两种接口类型DRAM主要有两种接口类型,既早期的SIMM和现在的标准DIMM。SIMM是Single-InLineMemoryMole的简写,即单边接触内存模组,这是486及其较早的PC机中常用的内存的接口方式。在更早的PC机中(486以前),多采用30针的SIMM接口,而在Pentium中,应用更多的则是72针的SIMM接口,或者是与DIMM接口类型并存。DIMM是DualIn-LineMemoryMole的简写,即双边接触内存模组,也就是说这种类型接口内存的插板的两边都有数据接口触片,这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中,通常为84针,但由于是双边的,所以一共有84×2=168线接触,故而人们经常把这种内存称为168线内存,而把72线的SIMM类型内存模组直接称为72线内存。DRAM内存通常为72线,EDO-RAM内存既有72线的,也有168线的,而SDRAM内存通常为168线的。新的内存标准在新的世纪到来之时,也带来了计算机硬件的重大改变。计算机的制造工艺发展到已经可以把微处理器(CPU)的时钟频率提高的一千兆的边缘。相应的内存也必须跟得上处理器的速度才行。现在有两个新的标准,DDRSDRAM内存和Rambus内存。它们之间的竞争将会成为PC内存市场竞争的核心。DDRSDRAM代表着一条内存逐渐演化的道路。Rambus则代表着计算机设计上的重大变革。从更远一点的角度看。DDRSDRAM是一个开放的标准。然而Rambus则是一种专利。它们之间的胜利者将会对计算机制造业产生重大而深远的影响。
RDRAM在工作频率上有大幅度的提升,但这一结构的改变,涉及到包括芯片组、DRAM制造、封装、测试甚至PCB及模组等的全面改变,可谓牵一发而动全身。未来高速DRAM结构的发展究竟如何?
Intel重新整装再发的820芯片组,是否真能如愿以偿地让RDRAM登上主流宝座?PC133SDRAM:PC133SDRAM基本上只是PC100SDRAM的延伸,不论在DRAM制造、封装、模组、连接器方面,都延续旧有规范,它们的生产设备相同,因此生产成本也几乎与PC100SDRAM相同。严格来说,两者的差别仅在于相同制程技术下,所多的一道「筛选」程序,将速度可达133MHz的颗粒挑选出来而已。若配合可支持133MHz外频的芯片组,并提高CPU的前端总线频率(FrontSideBus)到133MHz,便能将DRAM带宽提高到1GB/sec以上,从而提高整体系统性能。DDR-SDRAM:DDRSDRAM(DoubleDataRateDRAM)或称之为SDRAMⅡ,由于DDR在时钟的上升及下降的边缘都可以传输资料,从而使得实际带宽增加两倍,大幅提升了其性能/成本比。就实际功能比较来看,由PC133所衍生出的第二代PC266DDRSRAM(133MHz时钟×2倍数据传输=266MHz带宽),不仅在InQuest最新测试报告中显示其性能平均高出Rambus24.4%,在Micron的测试中,其性能亦优于其他的高频宽解决方案,充份显示出DDR在性能上已足以和Rambus相抗衡的程度。DirectRambus-DRAM:RambusDRAM设计与以往DRAM很大的不同之处在于,它的微控制器与一般内存控制器不同,使得芯片组必须重新设计以符合要求,此外,数据通道接口也与一般内存不同,Rambus以2条各8bit宽(含ECC则为9bit)的数据通道(channel)传输数据,虽然比SDRAM的64bit窄,但其时钟频率却可高达400MHz,且在时钟的上升和下降沿都能传输数据,因而能达到1.6GB/sec的尖峰带宽。
各种DRAM规格之综合比较数据带宽:从数据带宽来看,传统PC100在时钟频率为100MHz的情况下,尖峰数据传输率可达到800MB/sec。若以先进0.25微米线程制造的DRAM,大都可以「筛选」出时钟频率达到133MHz的PC133颗粒,可将尖峰数据传输率再次提高至1.06GB/sec,只要CPU及芯片组能配合,就可提高整体系统性能。此外,就DDR而言,由于其在时钟上升和下降沿都能传输数据,所以在相同133MHz的时钟频率下,其尖峰数据传输将可大幅提高两倍,达到2.1GB/sec的水准,其性能甚至比现阶段Rambus所能达到的1.6GB/sec更高。
传输模式:传统SDRAM采用并列数据传输方式,Rambus则采取了比较特别的串行传输方式。在串行的传输方式之下,资料信号都是一进一出,可以把数据带宽降为16bit,而且可大幅提高工作时钟频率(400MHz),但这也形成了模组在数据传输设计上的限制。也就是说,在串接的模式下,如果有其中一个模组损坏、或是形成断路,便会使整个系统无法正常开机。因此,对采用Rambus内存模组的主机板而言,便必须将三组内存扩充插槽完全插满,如果Rambus模组不足的话,只有安装不含RDRAM颗粒的中继模组(ContinuityRIMMMole;C-RIMM),纯粹用来提供信号的串接工作,让数据的传输畅通。模组及PCB的设计:由于Rambus的工作频率高达400MHz,所以不管是电路设计、线路布局、颗粒封装及记忆模组的设计等,都和以往SDRAM大为不同。以模组设计而言,RDRAM所构成的记忆模组称之为RIMM(RambusInMemoryMole),目前的设计可采取4、6、8、12与16颗等不同数目的RDRAM颗粒来组成,虽然引脚数提高到了184只,但整个模组的长度却与原有DIMM相当。另外,在设计上,Rambus的每一个传输信道所能承载的芯片颗粒数目有限(最多32颗),从而造成RDRAM内存模组容量将有所限制。也就是说,如果已经安装了一只含16颗RDARM颗粒的RIMM模组时,若想要再扩充内存,最多只能再安装具有16颗RDARM的模组。另外,由于RDARM在高频下工作将产生高温,所以RIMM模组在设计时必须加上一层散热片,也增加了RIMM模组的成本。
颗粒的封装:DRAM封装技术从最早的DIP、SOJ提高到TSOP的形式。从现在主流SDRAM的模组来看,除了胜创科技首创的TinyBGA技术和樵风科技首创的BLP封装模式外,绝大多数还是采用TSOP的封装技术。
随着DDR、RDRAM的陆续推出,将内存频率提高到一个更高的水平上,TSOP封装技术渐渐有些力不从心了,难以满足DRAM设计上的要求。从Intel力推的RDRAM来看,采用了新一代的μBGA封装形式,相信未来DDR等其他高速DRAM的封装也会采取相同或不同的BGA封装方式。尽管RDRAM在时钟频率上有了突破性的进展,有效地提高了整个系统性能,但毕竟在实际使用上,其规格与现阶段主流的SDRAM有很大的差异,不仅不兼容于现有系统芯片组而成了Intel一家独揽的局面。甚至在DRAM模组的设计上,不仅使用了最新一代的BGA封装方式,甚至在电路板的设计上,都采取用了8层板的严格标准,更不用说在测试设备上的庞大投资。使得大多数的DRAM及模组厂商不敢贸然跟进。
再说,由于Rambus是个专利标准,想生产RDRAM的厂商必须先取得Rambus公司的认证,并支付高额的专利费用。不仅加重了各DRAM厂商的成本负担,而且它们担心在制定未来新一代的内存标准时会失去原来掌握的规格控制能力。
由于RIMM模组的颗粒最多只能为32颗,限制了Rambus应用,只能用在入门级服务器和高级PC上。或许就PC133而言,在性能上无法和Rambus抗衡,但是一旦整合了DDR技术后,其数据带宽可达到2.1GB/sec,不仅领先Rambus所能达到的1.6GB/sec标准,而且由于其开放的标准及在兼容性上远比Rambus高的原故,估计将会对Rambus造成非常大的杀伤力。更何况台湾在威盛与AMD等联盟的强力支持下,Intel是否能再象往日一般地呼风唤雨,也成了未知数。至少,在低价PC及网络PC方面,Rambus的市场将会很小。
结论:尽管Intel采取了种种不同的策略布局及对策,要想挽回Rambus的气势,但毕竟像Rambus这种具有突破性规格的产品,在先天上便存在有着诸多较难克服的问题。或许Intel可以藉由更改主机板的RIMM插槽方式、或是提出SDRAM与RDRAM共同存在的过渡性方案(S-RIMM、RIMMRiser)等方式来解决技术面上的问题。但一旦涉及规模量产成本的控制问题时,便不是Intel所能一家独揽的,更何况在网络趋势下的计算机应用将愈来愈趋于低价化,市场需求面是否对Rambus有兴趣,则仍有待考验。 在供给方面,从NEC独创的VCMSDRAM规格(VirtualChannelMemory)、以及Samsung等DRAM大厂对Rambus支持态度已趋保守的情况来看,再加上相关封装及测试等设备上的投资不足,估计年底之前,Rambus内存模组仍将缺乏与PC133甚至DDR的价格竞争力。就长远的眼光来看,Rambus架构或许可以成为主流,但应不再会是主导市场的绝对主流,而SDRAM架构(PC133、DDR)在低成本的优势,以及广泛的应用领域,应该会有非常不错的表现。相信未来的DRAM市场,将会是多种结构并存的局面。
具最新消息,可望成为下一世代内存主力的RambusDRAM因芯片组延迟推出,而气势稍挫的情况之下,由全球多家半导体与电脑大厂针对DDRSDRAM的标准化,而共同组成的AMII(、)阵营,则决定积极促进比PC200、PC266速度提高10倍以上的PC1600与PC2100DDRSDRAM规格的标准化,此举使得RambusDRAM与DDRSDRAM的内存主导权之争,迈入新的局面。全球第二大微处理器制造商AMD,决定其Athlon处理器将采用PC266规格的DDRSDRAM,而且决定在今年年中之前,开发支持DDRSDRAM的芯片组,这使DDRSDRAM阵营深受鼓舞。全球内存业者极有可能将未来投资的重心,由RambusDRAM转向DDRSDRAM。
综上所述,今年DDRSDRAM的发展势头要超过RAMBUS。而且DDRSDRAM的生产成本只有SDRAM的1.3倍,在生产成本上更具优势。未来除了DDR和RAMBUS外还有其他几种有希望的内存产品,下面介绍其中的几种:SLDRAM(SyncLinkDRAM,同步链接内存):SLDRAM也许是在速度上最接近RDRAM的竞争者。SLDRAM是一种增强和扩展的SDRAM架构,它将当前的4体(Bank)结构扩展到16体,并增加了新接口和控制逻辑电路
。SLDRAM像SDRAM一样使用每个脉冲沿传输数据。
VirtualChannelDRAM:VirtualChannel“虚拟信道”是加装在内存单元与主控芯片上的内存控制部分之间,相当于缓存的一类寄存器。使用VC技术后,当外部对内存进行读写操作时,将不再直接对内存芯片中的各个单元进行读写操作,而改由VC代理。VC本身所具有的缓存效果也不容小觑,当内存芯片容量为目前最常见的64Mbit时,VC与内存单元之间的带宽已达1024bit。即便不考虑前/后台并列处理所带来的速度提升,光是“先把数据从内存单元中移动到高速的VC中后再由外部进行读写”这一基本构造本身就很适于提高内存的整体速度。每块内存芯片中都可以搭载复数的VC,64Mbit的产品中VC总数为16个。不但每个VC均可以分别对应不同的内存主控设备(MemoryMaster,此处指CPU、南桥芯片、各种扩展卡等等),而且在必要时,还可以把多个VC信道捆绑在一起以对应某个占用带宽特别大的内存主控设备。因此,在多任务同时执行的情况下,VC-SDRAM也能保证持续地进行高效率的数据传输。VC-SDRAM还有一个特点,就是保持了与传统型SDRAM的管脚兼容,厂家不需要重新进行主板布线设计就能够使主板支持它。不过由于它与传统型SDRAM控制方式不同,因此还需要得到控制芯片组的支持方能使用,目前已支持VC-SDRAM的芯片组有VIA的ApolloPro133系列、ApolloMVP4和SiS的SiS630等。
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『玖』 存储技术发展历史
最早的外置存储器可以追溯到19世纪末。为了解决人口普查的需要,霍列瑞斯首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片。
他把每个人所有的调查项目依次排列于一张卡片,然后根据调查结果在相应项目的位置上打孔。在以后的计算机系统里,用穿孔卡片输入数据的方法一直沿用到20世纪70年代,数据处理也发展成为电脑的主要功能之一。
2、磁带
UNIVAC-I第一次采用磁带机作外存储器,首先用奇偶校验方法和双重运算线路来提高系统的可靠性,并最先进行了自动编程的试验。此时这个磁带长达1200英寸、包含8个磁道,每英寸可存储128bits,每秒可记录12800个字符,容量也达到史无前例的184KB。从 此之后,磁带经历了迅速发展,后来广泛应用了录音、影像领域。
3、软盘(见过这玩意的一定是80后)
1967年 IBM公司推出世界上第一张“软盘”,直径32英寸。随着技术的发展,软盘的尺寸一直在减小,容量也在不断提升,大小从8英寸,减到到5.25英寸软盘,以及到后来的3.5英寸软盘,容量却从最早的81KB到后来的1.44MB。在80-90年代3.5英寸软盘达到了巅峰。直到CD-ROM、USB存储设备出现后,软盘销量才逐渐下滑。
4、CD
CD也就是我们常说的光盘、光碟,诞生于1982年,最早用于数字音频存储。1985年,飞利浦和索尼将其引入PC,当时称之为CD-ROM(只 读),后来又发展成CD-R(可读)。因为声频CD的巨大成功,今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存,目的是数据存档和传递。
5、磁盘
第一台磁盘驱动器是由IBM于1956年生产,可存储5MB数据,总共使用了50个24英寸盘片。到1973年,IBM推出第一个现代“温彻斯特”磁盘驱动器3340,使用了密封组件、润滑主轴和小质量磁头。此后磁盘的容量一度提升MB到GB再到TB。
6、DVD
数字多功能光盘,简称DVD,是一种光盘存储器。起源于上世纪60年代,荷兰飞利浦公司的研究人员开始使用激光光束进行记录和重放信息的研究。1972年,他们的研究获得了成功,1978年投放市场。最初的产品就是大家所熟知的激光视盘(LD,Laser Vision Disc)系统。它们的直径多是120毫米左右。容量目前最大可到17.08GB。
7、闪存
浅谈存储器的进化历程
闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信+息)的存储器。包含U盘、SD卡、CF卡、记忆棒等等种类。在1984年,东芝公司的发明人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器(此处简称闪存)的概念。与传统电脑内存不同,闪存的特点是非易失性(也就是所存储的数据在主机掉电后不会丢失),其记录速度也非常快。Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。到目前为止闪存形态多样,存储容量也不断扩展到256GB甚至更高。
随着存储器的更新换代,存储容量越来越大,读写速度也越来越快,企业级硬盘单盘容量已经达到10TB以上,目前使用的SSD固态硬盘,读速度达:3000+MB/s,写速度达:1700MB/s,用起来美滋滋啊。
『拾』 存储器的层次结构层次结构发展历程什么原因导致存储器发展
SRAM一般用来作为计算机中的高速缓冲存储器(Cache)。 DRAM是动态随机存储器(...SDRAM的读写周期为10至15ns。 SDRAM基于双存储体结构,内含两个交错的存储...