内存笔记之DIMM与DDR

一、什么是DIMM

二、DIMM的分类

1、U-DIMM

2、SO-DIMM

一、什么是DIMM

DIMM，全称Dual-Inline-Memory-Modules，即双列直插式内存模块，是在奔腾CPU推出后出现的新型内存条，是在单列直插内存模块(single inline memory module，SIMM)的基础上发展起来的，SIMM提供32位数据通道，而DIMM则提供了64位的数据通道。

与SIMM不同的是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的，每面64Pin且独立，各自独立传输信号，因此可以满足更多数据信号的传送需要。另外，电压降低，且具备更大的容量。

二、DIMM的分类

1、U-DIMM

全称Unbuffered DIMM，即不带缓存的内存模组，在内存条PCB上没有缓存（buffer）或寄存器（register）的内存条。

主要定位于桌面PC市场，是我们常见的低价内存模组。它的主要工作原理是所有的信号都是从内存控制器直通到DRAM芯片颗粒上，信号传输延迟小性能较高。但也正是这个原因，Unbuffered DIMM不如带寄存器的内存模组工作稳定，因而Unbuffered DIMM一般不在服务器上应用，可以应用在要求不高的桌面PC上。

2、SO-DIMM

全称Small Outline DIMM，即小外形双列内存模组。它的尺寸比标准的DIMM要小，大约是标准DIMM的一半，可以理解为小一号的内存模组。而UDIMM和RDIMM这些都隶属于DIMM，内存模组的长度等，包括金手指的信号分布在内都是一样的。

主要定位于笔记本市场，为了满足笔记本电脑等便携设备对内存尺寸的要求较高而开发出来的。需要注意的是SO-DIMM不是SD-DIMM， SO-DIMM根据内存的不同规格，又可分为SDRAM、DDR、DDR2等类型DIMM模组。

SO-DIMM说直观点就是笔记本内存模组，即比正常标准的DIMM小很多的内存模组，广泛应用于笔记本、工控机等对尺寸要求较高的设备上。

3、FB-DIMM

全称Fully Buffered DIMM，即全缓存模组。与Unbuffered DIMM不同的是，FB-DIMM就是在标准DDR2内存PCB上，增加了一颗数据中转、读写控制的缓冲控制芯片。

主要定位于服务器市场，其结构上最大的特点是，把现行寄存式的并行结构，变成了串行的点到点连接，这样的做法可以解决服务器内存容量增加与速度升级延时增加带来的问题。它采用了类似PCI-Express的串行技术，数据以串行的方式传输。正因为采用了串行传输技术，使FB-DIMM的引脚数减少，目前DDR-2 Reg-DIMM的引脚数为240个，而FB-DIMM还不到DDR-2 Reg-DIMM的1/3。所以目前FB-DIMM还没有应用在个人PC上，主要应用范围还是在服务器中。

4、Reg-DIMM

全称Registered DIMM，带寄存器的双列直插内存模块，是一种带奇偶校验的同步动态内存，在内存模组PCB上有提高电流驱动能力的集成电路芯片，能在较大程度上提高服务器支持的内存容量。

同FB-DIMM主要定位于高端服务器或工作站市场，Registered DIMM和其他内存条相比增加了两种关键的器件，PLL和register。RDIMM在内存条上加了一个寄存器进行传输，其位于CPU和内存颗粒之间，既减少了并行传输的距离，又保证并行传输的有效性。Reg-DIMM的地址和控制信号经过寄存，时钟经过PLL锁定，相对于UDIMM，RDIMM更稳定，容量更大，但是对于单个的读写访问要滞后一个时钟周期。

Registered内存本身有两种工作模式，即 Registered模式和Buffered模式。

在支持Registered工作模式的主板上工作时，Registered内存工作于 Registered模式，这时主板上的地址信号和控制信号会比数据信号先一个时钟周期到达DIMM，送入Register芯片后会在其中停留一个时钟周期，然后在下一个时钟信号的上升沿从Register输出，与此时从主板上到达DIMM的数据信号一起同时传送到SDRAM。

当Registered内存工作在普通的主板上时，为Buffered工作模式，这时所有的信号也基本上是同时到达DIMM再同时传送到SDRAM，Register芯片这时在功能上只相当于一个简单的Buffer，其输入到输出之间是直通的，只简单的起到改善地址信号和控制信号的作用，时序上与Unbuffered内存是一样的。

由于在高端设备中ECC基本都是必须的，因而目前的Registered内存模组一般都是ECC型模组，所以Reg-DIMM模组主要应用于IA架构的服务器和工作站市场。

5、总结

在上面介绍的几种类型模组中，可以这样简单认为：U-DIMM主要应用于个人台式PC和便携式PC。SO-DIMM主要用于笔记本电脑等便携式设备。FB-DIMM和Reg-DIMM主要应用于高端服务器或工作站市场中。

三、什么是DDR

DDR，准确的说是DDR SDRAM，Double Date Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，双数据率同步动态随机存储器。DDR-->DDR SDRAM-->SDRAM-->DRAM-->RAM/ROM。

SDRAM其实就是同步DRAM的意思，“同步”是指内存工作需要同步时钟，内部命令的发送与数据的传输都以它为基准。内存频率与CPU外频同步，这大幅提升了数据传输效率，再加上64bit的数据位宽与当时CPU的总线一致，只需要一根内存就能让电脑正常工作了，这降低了采购内存的成本。

DDR SDRAM 是由VIA等公司为了与RDRAM相抗衡而提出的内存标准，DDR SDRAM在原有的SDRAM的基础上改进而来，为第二代SDRAM标准。其对于SDRAM，允许在始终脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就可以实现双倍数据率。

1、SRAM与DRAM

内存可分为DRAM动态随机存取内存和SRAM静态随机存取内存两种。

SRAM，Static Random Access Memory，即静态随机存储器。这种存储器只要保持通电，里面存储的数据就可以恒常保持。DRAM，Dynamic Random Access Memory，即动态随机存储器，每隔一段时间，就要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失。因此SRAM具有较高的性能，功耗较小。

这里，两种存储器都是挥发性的内存，SRAM的主要使用flip-flop正反器，通常用于快取(Cache)，而DRAM则是使用电容器及晶体管组成。

SRAM主要用于二级高速缓存（Level2 Cache），它利用晶体管来存储数据。与DRAM相比，SRAM的速度快，但集成度较低，在相同面积中SRAM的容量要比其他类型的内存小，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM，因此SRAM显得更贵。鉴于速度快且昂贵，一般用小容量SRAM作为更高速CPU和较低速DRAM 之间的缓存。

2、RAM与ROM

RAM，Ramdom Access Memory，随机存储器，与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存或者内存。

RAM可以随时读写，速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。掉电后RAM中的数据将会丢失，如果需要保存数据需要写入一个长期存储设备，比如硬盘。

ROM，Read-Only Memory，只读存储器，ROM所存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器快速改写。

ROM具体应用比如电脑硬盘、手机内置存储、单片机Flash等。ROM用于存储一些操作系统信息，软件程序，或者启动程序BIOS程序等，断电后数据也不会丢失。

四、DDR的发展

1、DDR的发展概述

这里DDR的发展，准确地说是SDRAM的发展。目前为止，经历了第一代SDR SDRAM、第二代DDR SDRAM、第三代DDR2 SDRAM、第四代DDR3 SDRAM，现在已经发展到DDR5 SDRAM。

DDR SDRAM由VIA等公司为了与RDRAM相抗衡而提出的内存标准，为第二代SDRAM标准。其常见标准有DDR 266、DDR 333和DDR 400。其对于SDRAM，主要它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能实现双倍的SDRAM速度，例如DDR266内存与PC133 SDRAM内存相比，工作频率同样是133MHz，但在内存带宽上前者比后者高一倍。这种做法相当于把单车道更换为双车道，内存的数据传输性能自然可以翻倍。

DDR2 SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)开发的第三代SDRAM内存技术标准，1.8v工作电压，240线接口，提供了相较于DDR SDRAM更高的运行效能与更低的电压，同样采用在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即4bit数据读预取能力)，其常见的频率规范有DDR2 400\533\667\800\1066\1333等，总线频率553MHz的DDR2内存只需133MHz的工作频率

DDR3 SDRAM相比起DDR2具备更低的工作电压(1.5v)，240线接口，支持8bit预读，只需133MHz的工作频率便可实现1066MHz的总线频率。其频率从800MHz起跳，常见频率有DDR3 800\1066\1333\1600\1866\2133等。DDR3是当前流行的内存标准，Intel酷睿i系列(如LGA1156处理器平台)、AMD AM3主板及处理器的平台都是其“支持者”。

DDR4相比DDR3最大的区别有三点：16bit预取机制（DDR3为8bit），同样内核频率下理论速度是DDR3的两倍；更可靠的传输规范，数据可靠性进一步提升；工作电压降为1.2V，更节能。

从DDR到DDR4主要的区别是在于传输速率的不同，随着时钟周期的不断降低，传输率也不断提高。还有电压也越来越低。有趣的是命名规则，大部分台式机DIMM厂商都会标注DDRx-yyy，x代表第几代，yyy代表数据传输率。而大部分的SO-DIMM和RDIMM等则标注PCx-zzzz，x还代表第几代，zzzz则代表最大带宽。因为DDR位宽为64位，8个字节，所以zzzz=yyy * 8,而yyy又是时钟的两倍。

2、DDR4与DDR5

2.1、差异对照表

序号	差异	DDR4	DDR5	优势描述
1	内存频率	主流：2133/2400MHz 旗舰：4266MHz+	上市发布：4800/5200/6400MHz 基本到达DDR4内存极限
2	工作电压	1.2V	1.1V	功耗降低8%，更省电节能
3	PMIC电源管理芯片	集成在主板上	集成到内存PCB板	在监控电流的同时促进电压斜坡和电平的可配置性，减轻主板电源管理的负担
4	单芯片密度	4GB	16GB	内存容量会做的更大，单根内存达到256G甚至512G很正常，可能更多的会运用在高端消费级上
5	接口	1+1	1+2	防呆口位置有略微的变动，意味着两者不能相互兼容，想要支持DDR5内存，那么主板必须要配备DDR5插槽才可以兼容DDR5内存，无法使用在DDR4插槽中
6	带宽速度	3200Hz-->25.6GBps	4800Hz-->38.4GBps
7	ECC内存纠错机制	-	On-die Ecc	可以理解为ECC的低配版，On-die Ecc只能纠错内存内部，提高内存的稳定性，降低蓝屏概率
8	单根组建双通道	2*DDR4组建双通道	单根内存就可以实现	插入一条DDR5内存，通道数就可以识别为双通道，但是并非是完全意义的双通道，可以理解为伪双通道
9	时序	CL17-CL19	CL40	时序越高说明延迟越高，初期的DDR5可能在内存延迟上并不如意，不过频率暴增后不少数据依然会相比DDR4略强
10	XMP3.0	-	√	intel针对DDR5内存一键超频的技术，相对于XMP 2.0技术，最新的XMP 3.0技术具备了5个配置文件，其中这5个配置文件包括了3个固定配置和2个玩家自定义的配置