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早期內存通過存儲器總線和北橋相連，北橋通過前端總線與 CPU 通信。從 Intel  Nehalem 起，北橋被集成到 CPU 內部，內存直接通過存儲器總線和 CPU 相連。

所以，在 AMD 采用 Socket FM1，Intel 采用 LGA 1156 插槽之后的處理器都集成了北橋，獨立的北橋已經(jīng)消失，主板上僅余下南橋。

計算機體系的主要矛盾在于 CPU 太快了，而磁盤太慢了。所以它倆是不能夠直接通信的，需要增加一個過渡層，這就是內存的作用。哈佛結構是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結構。

內存 (Memory) 也被稱為內存儲器，其作用是用于暫時存放 CPU 中的運算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機的影響非常大。

1996 年底，SDRAM 開始在系統(tǒng)中出現(xiàn)，不同于早期的技術，SDRAM 的出現(xiàn)是為了與 CPU 的計時同步化所設計。

SDRAM 亦可稱為 SDR SDRAM(Single Data Rate SDRAM)，Single Data Rate 為單倍數(shù)據(jù)傳輸率，SDR  SDRAM 的核心、I/O、等效時脈皆相同，SDR SDRAM 在 1 個周期內只能讀寫 1 次，若需要同時寫入與讀取，必須等到先前的指令執(zhí)行完畢，才能接著存取。

DDR SDRAM 為雙通道同步動態(tài)隨機存取內存，是新一代的 SDRAM 技術。別于 SDR(Single Data  Rate)單一周期內只能讀寫 1 次，DDR 的雙倍數(shù)據(jù)傳輸率指的就是單一周期內可讀取或寫入 2 次。在核心頻率不變的情況下，傳輸效率為 SDR SDRAM 的 2 倍。

總結：DDR 采用時鐘脈沖上升、下降沿各傳一次數(shù)據(jù)，1 個時鐘信號可以傳輸 2 倍于 SDRAM 的數(shù)據(jù)，所以又稱為雙倍速率 SDRAM。它的倍增系數(shù)就是 2。

DDR2  SDRAM 為雙通道兩次同步動態(tài)隨機存取記憶體。DDR2 內存 Prefetch 又再度提升至 4bit(DDR 的兩倍)，DDR2 的 I / O 時脈是 DDR 的 2 倍。

總結：DDR2 仍然采用時鐘脈沖上升、下降時各傳一次數(shù)據(jù)的技術(不是傳 2 次)，但是一次預讀 4bit 數(shù)據(jù)，是 DDR 一次預讀 2bit 的 2 倍，因此，它的倍增系數(shù)是 2X2=4。

DDR3SDRAM 為雙通道三次同步動態(tài)隨機存取記憶體。DDR3 記憶體 Prefetch 提升至 8bit，即每次會存取 8  bits 為一組的數(shù)據(jù)。DDR3 傳輸速率介于 800～1600 MT/ s 之間。

此外，DDR3 的規(guī)格要求將電壓控制在 1.5V，較 DDR2 的 1.8V 更為省電。DDR3 也新增 ASR (Automatic  Self-Refresh)、SRT(Self-Refresh  Temperature)等兩種功能，讓內存在休眠時也能夠隨著溫度變化去控制對內存顆粒的充電頻率，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性。

總結：DDR3 作為 DDR2 的升級版，最重要的改變是一次預讀 8bit，是 DDR2 的 2 倍，DDR 的 4 倍，所以，它的倍增系數(shù)是 2 *2*2=8。

DDR4 SDRAM 提供比 DDR3/DDR2 更低的供電電壓 1.2V 以及更高的頻寬。DDR4 新增了 4 個 Bank Group 組的設計，各個 Bank  Group 具備獨立啟動操作讀、寫等動作特性，Bank Group 組可套用多工的觀念來想像，亦可解釋為 DDR4 在同一時脈工作周期內，至多可以處理 4   組數(shù)據(jù)，效率明顯好過于 DDR3。

另外，DDR4 增加了 DBI(Data BusInversion)、CRC(Cyclic Redundancy Check)、CA  parity 等功能，讓 DDR4 內存在更快速與更省電的同時亦能夠增強信號的完整性和儲存的可靠性。

Intel 在 2017 年推出對應于六代酷睿 Skylake 的服務器平臺“Purley”，采用 14nm 工藝、最多 28 核心 56 線程、6 通道 DDR4 內存、光纖互連通道，采用 UPI 總線替代 QPI 總線等等。UPI 是  UltraPath  Interconnect(超級通道互連)縮寫，數(shù)據(jù)傳輸率可達 9.6GT/s、10.4GT/s，帶寬更足，靈活性更強，每條消息可以發(fā)送多個請求。

內存未來三大演進方向分別為容量、電壓和頻率。

容量越來越大(4GB – 8GB – 16GB – 32GB – 64GB- hellip;512GB)

電壓越來越低(1.5v – 1.35v – 1.2v- hellip;)

頻率越來越高(1333 – 1600 – 1866- 2133 – 2400- ..3200)

主流內存生產廠家分為內存顆粒廠商和模組廠商，三大內存顆粒 (DRAM) 原廠依次為 Samsung、SK  Hynix 和 Micron。模組廠商 Ramaxel 和 Kingston 通過從顆粒廠商購買顆粒制作內存條(DIMM)。

內存有三種不同的頻率指標，它們分別是核心頻率、時鐘頻率和有效數(shù)據(jù)傳輸頻率。

核心頻率即為內存 Cell 陣列 (Memory Cell Array) 的工作頻率，它是內存的真實運行頻率;

時鐘頻率即 I /OBuffer(輸入 / 輸出緩存)的傳輸頻率;

有效數(shù)據(jù)傳輸頻率則是指數(shù)據(jù)傳送的頻率。

系統(tǒng)最大內存帶寬 = 內存標稱頻率 * 內存總線位數(shù) * 通道數(shù) *CPU 個數(shù)

實際內存帶寬 = 內存標稱頻率 * 內存總線位數(shù) * 實際使用的通道數(shù)

實際內存帶 = 內存核心頻率 * 內存總線位數(shù) * 實際使用的通道數(shù) * 倍增系數(shù)。

從 SDRAM-DDR 時代，數(shù)據(jù)總線位寬時鐘沒有改變，都為 64bit，但若是采用雙通道技術，可以獲得 64*2=128bit 的位寬。

下面計算一條標稱 DDR31066 的內存條在默認頻率下的帶寬，1066 是指有效數(shù)據(jù)傳輸頻率，除以 8 才是核心頻率，一條內存只用采用單通道模式，位寬為 64bit。所以，實際內存帶寬 =(1066/8)*64*1*8=68224Mbit。

由此可知，如果內存工作在標稱頻率的時候，可以直接用標稱頻率 * 位寬 * 實際使用的通道數(shù)，簡化公式 =1066*64*1=68224Mbit。

如果說內存帶寬是處理器與內存交換數(shù)據(jù)的關鍵，那么顯存帶寬對顯卡同樣也很重要。GPU 核心負責運算，顯存負責數(shù)據(jù)存儲，二者之間需要頻繁交換數(shù)據(jù)，這就要依賴顯存帶寬了，更高的帶寬可以讓顯卡在處理高分辨率、高畫質時更加得心應手。

顯存帶寬從大的方面來說是顯存頻率及顯存位寬來決定的，不過實際帶寬就要看具體情況了，目前主流顯卡的位寬多是 128bit、256bit、384bit 及 512bit，更能決定帶寬的還是顯存類型，它們決定了顯存帶寬的極限。

目前最主流的顯存當然是 GDDR5，之前還有過曇花一現(xiàn)的 GDDR4，現(xiàn)在低端市場上還有 gDDR3 顯存殘存，AMD 在其顯卡上使用了 HBM 顯存，相比 GDDR5 顯存更強大，帶寬大幅提升。

就這二者來說，GDDR5 內部 I / O 帶寬是 32bit，目前的 NVIDIA 顯卡的 GDDR5 顯存頻率可以達到 1750MHz，它是 4 倍速率機制，數(shù)據(jù)頻率是 7Gbps，單個芯片的帶寬是 28GB/s。目前的 HBM 顯存的頻率只有 500MHz，2 倍頻率率機制，數(shù)據(jù)頻率是 1Gbps，不過它的 I / O 帶寬極高，彌補了頻率不足。

GDDR5 和 HBM 顯存是目前最主流的顯存技術。目前 gDDR3 顯存基本上是 NVIDIA 及 AMD 部分低端顯卡在用。GDDR5 絕對是目前的主流，單顆芯片的容量逐漸從之前的 2Gb 提高到 4Gb，美光前不久還量產出貨了 8Gb(1GB)顆粒的，高端顯卡也只要 4 - 8 顆芯片即可實現(xiàn) 4 -8GB 容量顯存，這將進一步推動大容量顯卡的出現(xiàn)。

HBM 是后起之秀，目前只有是 AMD 家獨使用，第一代 HBM 技術其堆棧的顯存核心容量 2Gb(1 個堆棧是 4 顆核心)，數(shù)據(jù)頻率 1Gbps，位寬 1024bit。

顯存帶寬 = 顯存等效數(shù)據(jù)頻率(Gbps)* 顯存總位寬(bit)/8= 顯存實際頻率(MHz)* 顯存數(shù)據(jù)倍率(1、2、4 不等)* 顯存等效位寬(64-512bit 不等)/8

由于顯卡廠更習慣用數(shù)字更大更好看的數(shù)據(jù)頻率來標記產品規(guī)格，上述公司實際上還可以更簡單，直接變成：

顯存帶寬(GB/s)= 顯存數(shù)據(jù)頻率(Gbps)* 顯存等效位寬(bit)/8

拿 NVIDIA 的 GeForce GT  720 顯卡來舉例說明，該卡位寬僅為 64bit，同時支持 gDDR3 和 GDDR5 顯存，前者的典型頻率 900MHz，后者的典型頻率是 1250MHz，兩種配置下帶寬分別是：

gDDR3：GT 720 顯卡的帶寬為：900MHz *2*64 bit/8= 14.4GB/s，或者是 1.8Gbps *64bit/ 8=  14.4GB/s。

GDDR5：GT 720 顯卡的帶寬為 1250MHz *4*64 bit/8 = 40GB/s，或者是 5Gbps* 64bit/8=40GB/s。

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