从计算机诞生至今,ram(随机存取内存)在架构和形态上都经历了重大变革。它们主要分为两种类型:sram(静态随机存取内存)和 dram(动态随机存取内存)。
dram 又可细分为同步和异步两种类型:
- 同步 ram 与时钟信号同步运作,速度更快,但价格较高。
- 异步 ram 与时钟信号不同步,速度较慢,但成本低。
sram 和 dram 这两种类型的 ram 目前仍然被广泛应用,但适合于各自不同的使用场景。
现代计算机普遍使用的 ddr sdram 已经发展到 ddr5(第五代)。ddr sdram 属于同步 ram,提供了更高的速度和性能。
需要注意的是,ram 通常不支持向后兼容,而且有多种形态和封装(例如 dimm、so-dimm、udimm 等),因此在选择 ram 时必须慎重。
大多数服务器和工作站会选择使用 ecc ram,这类内存可以自动检测并纠正错误,极大地提升了系统的稳定性和可靠性。
面对市面上琳琅满目的 ram 类型,普通消费者往往会感到选择困难,甚至无从下手。接下来,本文将详细解读各类 ram 及其特性,旨在帮助你深入理解内存的基础知识,以便为自己的系统选配最合适的 ram。
按内存结构分类
ram 可根据其内部结构分为两大类:静态随机存取内存(sram)和动态随机存取内存(dram)。
sram:静态随机存取内存
sram 示例
sram 由晶体管和基础的翻转电路构成,每个存储单元由 6 个晶体管和一个复杂的内部架构组成,它能够与 pc 的电路速度保持一致。sram 运行速度要比 dram 要快得多,它主要用于存储需要快速访问的数据,例如:
- cpu 缓存(l1、l2 和 l3 缓存虽然都是基于 sram,但速度上存在差异)
- 高端显卡或打印机的缓冲区
- 手机和智能手表中频繁访问的数据区
相较于 dram,sram 的存储容量较小,制造成本也更高。
dram:动态随机存取内存
dram 示例
dram 的每个存储单元由一个电容器和一个晶体管来构成基本电路。它的存储容量大,但速度不及 sram。而且 dram 需要(每隔几毫秒)进行周期性刷新,以防止电容器内的电荷逐渐流失,导致存储在其中的数据丢失。
sram 和 dram 的区别
指标 | sram | dram |
---|---|---|
速度 | 快 | 慢 |
容量 | 小 | 大 |
成本 | 高 | 低 |
应用场景 | cpu 缓存、专用显卡、打印机缓冲区 | 主内存 |
dram 的分类
dram(动态随机存取内存)是现代计算机中最常见的内存类型。根据其与系统时钟的同步方式不同,dram 分为两大类:异步 dram(adram)和同步 dram(sdram)。
adram:异步 dram 的分类
异步 dram(adram)是较早时期的内存技术,它的工作频率不与 cpu 的时钟频率同步。在 adram 的时代,cpu 在请求数据后,往往需要等待内存控制器完成一系列操作,这个过程包括地址设置、行激活、读取数据等,这些操作都是独立于 cpu 时钟的。
adram 的这种设计在初期的计算机系统中表现良好,因为那时的 cpu 运行频率并不高。但随着 cpu 运行频率的提升,adram 的性能就成为了瓶颈,这就促使了同步 dram 的发展。
sdram:同步 dram 的分类
目前,现代计算机内存插槽中的大多数内存条都是同步 dram(sdram)。所谓「同步」,是指内存运行频率与计算机系统的时钟频率同步,这确保了数据交换和处理的高效性。
sdram 又可以分为以下几种类型:
- sdr sdram:作为 sdram 的初始版本,sdr sdram 的数据传输速率通常是 64 位/时钟周期,具体与时钟频率和数据总线宽度有关。它之所以被称为单数据速率(sdr)ram,是因为它在每个时钟周期只传输一次数据给 cpu。
sdr sdram 示意
- ddr sdram:ddr sdram 是 sdram 的改进版本,ddr 意味着它在时钟的上升沿和下降沿两次进行数据传输,因此一个周期内可以传输 2 次数据。从 ddr1 到 ddr5,每一代 ddr 都有独特的内部架构,通常不支持向后或向前兼容。因此,在选购内存条时,必须确保其与主板和 cpu 兼容。
ddr sdram 示意
- gddr sdram:即图形 ddr sdram(也就是显存),主要用于图形处理任务,也会在一些需要高带宽的计算任务中使用,如人工智能领域等。与存储 cpu 数据的 ddr ram 不同,gddr 是安装在显卡上的视频 ram(vram)。从 gddr 到 gddr6x,gddr 同样有多个版本。不过,由于显卡通过 pcie 扩展插槽连接,所以 gddr ram 通常不会遇到兼容性的问题。
按内存外观规格分类
市面上常见的 ram 形状和尺寸主要有以下几种:
- dimm(双列直插式内存模块):这是台式电脑中最常用的 ram 规格。dimm 通常拥有较长的印刷电路板和更多的引脚,以适应台式机的较大空间和更高的性能需求。
- so-dimm(小型轮廓双列直插内存模块):为了适应笔记本电脑的紧凑设计,so-dimm 比 dimm 要短,引脚数量也相对较少。尽管体积更小,但仍然能提供良好的性能,以满足移动设备的需求。
dimm 和 so-dimm 尺寸对比
在 dimm 和 so-dimm 成为主流之前,还存在过其他类型的内存模块,比如:
- simm(单列直插式内存模块):较早的内存形式,现在已经基本淘汰。
- rimm(雷姆内存模块):是一种由 rambus 公司开发的内存技术,由于成本和热量问题,已经逐渐被市场淘汰。
- sorimm(小型轮廓单列直插式内存模块):类似于 so-dimm,如今已很少被使用。
so-dimm 用于笔记本电脑,dimm 用于台式机。
ecc 内存
ecc ram 是一种设计用来提高数据准确性和系统可靠性的内存类型,它通过通过 hamming 码等奇偶校验的方法来检测和更正内存中的错误。ecc 内存通常用于对稳定性和数据完整性要求极高的系统,如服务器和工作站。
ecc 内存
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内存的选择建议
在选择适合你系统的 ram 类型时,需要考虑以下几个关键因素:
- 内存类型:台式机多数情况下使用 dimm 内存条,而笔记本电脑则采用 so-dimm 内存条。
- ddr 版本:虽然 ddr4 是目前市场上最普遍的类型,但随着技术的发展,ddr5 正在迅速普及。如果你的主板支持并且预算充足,选择 ddr5 可以获得更好的性能。
- 内存容量:确保内存容量不超过主板和 cpu 支持的最大限制。
- 内存频率:内存频率越高,数据传输速度越快。
- 内存延迟(cl 值):内存的 cl 值越低,指令的响应速度越快。
- 内存的功耗:内存的功耗与类型、频率、容量等因素有关,不同厂商的 ram 也会有功耗差异。在选择内存时,应考虑系统的整体功耗需求。
- 内存的兼容性:不同类型、版本、频率的内存之间可能存在兼容性问题。在购买内存之前,应仔细查看主板和 cpu 的兼容性列表。
- ecc 内存:如果你的工作负载涉及大量的内存运算,使用 ecc 内存可以确保数据的准确性。
ddr4 和 ddr5 内存是可以兼容的,但需要主板芯片组支持这两种标准。不过频率可能会有差异,导致效能下降。
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