早期内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 内部，内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 插槽之後的處理器都集成了北橋，獨立的北橋已經消失，主闆上僅餘下南橋。

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，這就是内存的作用。哈佛結構是一種将程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。

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

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

DDR SDRAM 為雙通道同步動态随機存取内存，是新一代的 SDRAM 技術。别于 SDR(Single Data Rate)單一周期内隻能讀寫 1 次，DDR 的雙倍數據傳輸率指的就是單一周期内可讀取或寫入 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、下降沿各傳一次數據，1 個時鐘信号可以傳輸 2 倍于 SDRAM 的數據，所以又稱為雙倍速率 SDRAM。它的倍增系數就是 2。

DDR2 SDRAM 為雙通道兩次同步動态随機存取記憶體。DDR2 内存 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、下降時各傳一次數據的技術(不是傳 2 次)，但是一次預讀 4bit 數據，是 DDR 一次預讀 2bit 的 2 倍，因此，它的倍增系數是 2X2=4。

DDR3SDRAM 為雙通道三次同步動态随機存取記憶體。DDR3 記憶體 Prefetch 提升至 8bit，即每次會存取 8 bits 為一組的數據。DDR3 傳輸速率介于 800～1600 MT/s 之間。

此外，DDR3 的規格要求将電壓控制在 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，讓内存在休眠時也能夠随着溫度變化去控制對内存顆粒的充電頻率，确保系統數據完整性。

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内，至多可以處理 4 組數據，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 内存在更快速與更省電的同時亦能夠增強信号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 的服務器平台“Purley”，采用 14nm 工藝、最多 28 核心 56 線程、6 通道 DDR4 内存、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，數據傳輸率可達 9.6GT/s、10.4GT/s，帶寬更足，靈活性更強，每條消息可以發送多個請求。

内存未來三大演進方向分别為容量、電壓和頻率。

容量越來越大(4GB -> 8GB -> 16GB ->32GB -> 64GB->…512GB)

電壓越來越低(1.5v -> 1.35v -> 1.2v->…)

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

主流内存生産廠家分為内存顆粒廠商和模組廠商，三大内存顆粒(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内存條(DIMM)。

内存有三種不同的頻率指标，它們分别是核心頻率、時鐘頻率和有效數據傳輸頻率。

核心頻率即為内存 Cell 陣列(Memory Cell Array)的工作頻率，它是内存的真實運行頻率;

時鐘頻率即 I/OBuffer(輸入 / 輸出緩存)的傳輸頻率;

有效數據傳輸頻率則是指數據傳送的頻率。

系統最大内存帶寬 = 内存标稱頻率*内存總線位數*通道數*CPU 個數

實際内存帶寬 = 内存标稱頻率*内存總線位數*實際使用的通道數

實際内存帶=内存核心頻率*内存總線位數*實際使用的通道數*倍增系數。

從 SDRAM-DDR 時代，數據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。

下面計算一條标稱 DDR31066 的内存條在默認頻率下的帶寬，1066 是指有效數據傳輸頻率，除以 8 才是核心頻率，一條内存隻用采用單通道模式，位寬為 64bit。所以，實際内存帶寬=(1066/8)*64*1*8=68224Mbit。

由此可知，如果内存工作在标稱頻率的時候，可以直接用标稱頻率*位寬*實際使用的通道數，簡化公式=1066*64*1=68224Mbit。

如果說内存帶寬是處理器與内存交換數據的關鍵，那麼顯存帶寬對顯卡同樣也很重要。GPU 核心負責運算，顯存負責數據存儲，二者之間需要頻繁交換數據，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，之前還有過昙花一現的 GDDR4，現在低端市場上還有 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 内部 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，數據頻率是 7Gbps，單個芯片的帶寬是 28GB/s。目前的 HBM 顯存的頻率隻有 500MHz，2 倍頻率率機制，數據頻率是 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，美光前不久還量産出貨了 8Gb(1GB)顆粒的，高端顯卡也隻要 4-8 顆芯片即可實現 4-8GB 容量顯存，這将進一步推動大容量顯卡的出現。

HBM 是後起之秀，目前隻有是 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)，數據頻率 1Gbps，位寬 1024bit。

顯存帶寬=顯存等效數據頻率(Gbps)*顯存總位寬(bit)/8=顯存實際頻率(MHz)*顯存數據倍率(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字更大更好看的數據頻率來标記産品規格，上述公司實際上還可以更簡單，直接變成：

顯存帶寬(GB/s)=顯存數據頻率(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，後者的典型頻率是 1250MHz，兩種配置下帶寬分别是：

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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