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内存类型详解:你需要了解的 RAM 分类基础知识

RAM

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 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 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SRAMDRAM
速度
容量
成本
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
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
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
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
ECC 内存

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。

相关阅读:什么是内存时序

下表是根据不同用户需求的 RAM 使用建议:

用户类型内存类型内存容量内存频率ECC用途
普通用户DDR48GB 或 16GB2666MHz 或 3200MHz日常办公、上网、娱乐
游戏玩家DDR516GB 或 32GB4000MHz 或以上游戏
专业用户DDR4 或 DDR532GB 或以上根据需求选择视频编辑、数据处理、科学计算等
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