【電腦科普】記憶體-電腦系統的儲存空間

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 10 日 12:00 | 分類 晶片 , 零組件 follow us in feedly

近期,Intel 發表第六代 Core i 系列的 CPU。在這一系列的 CPU 中,新增支援 DDR4 記憶體的功能,正式將 DDR4 記憶體導入消費型市場,而非高階玩家限定。藉由提升記憶體存取的速度,CPU 可以用更短的時間進行資料的傳輸。然而,什麼是記憶體?



記憶體是用來存放電腦中的資料,像是我們常見的硬碟或是隨身碟都是記憶體的一種。目前會將記憶體分成兩類,一為系統主記憶體(RAM),另一為儲存記憶體。然而,因為技術的演進,一種記憶體可以有多種歸類,導致目前市場並沒有統一的中文說法,形容這兩個不同用途的記憶體。因此,消費者常不清楚這兩者的差異。在本篇中,將以 RAM 和儲存記憶體做區別。

ram 1

▲ 此圖為 3 家手機業者旗艦機的規格,光這 3 家就用 3 種不同的名詞來描述相同的東西,目前急需一種統一且正確的中文講法。

首先,儲存記憶體,是用於資料儲存。像是下載的 App、手機拍的照片、喜歡聽的音樂等日常生活產生的資料,皆存放於儲存記憶體中,因此,廠商會提供不同大小的容量給消費者選擇,或是讓消費者可外插一張 SD 卡,做為手機儲存記憶體的擴充。越大的空間便可儲存更多的照片、音樂等資料。

ram 2

▲ iPhone 會提供不同的儲存記憶體規格供消費者選擇,但看不到 RAM 或記憶體等名詞。或許 Apple 這麼做有諸多考量,然而對消費者來說,名詞越少會讓選購產品變得輕鬆。

另一為系統主記憶體(RAM),此記憶體僅供電腦系統使用,一般的消費者無法選擇將資料儲存於此,各種作業系統會自動規劃,這些作業系統中執行或待執行的所有程式,以及讀取的資料皆暫放在其中。

因為系統主記憶體的大小會影響程式運行的流暢程度。因此,對經常執行大型程式或影像處理軟體的使用者, 越大的 RAM 會有越好的使用者體驗。這也就是為何近期發表的 iPad Pro 會大幅提升它的 RAM 容量,不然現有的記憶體空間將無法負荷影像處理的需求。

目前,最簡單的分法,便是用 GB 數做判斷。GB 較大的就是儲存記憶體,較小的則是 RAM。

 

系統的緩衝空間:DRAM

DRAM 全名 Dynamic Random-Access Memory,是 RAM 的其中一個分支,也是目前大多數產品採用的技術。目前,DRAM 效能的演進速率和 CPU 相比,相當的緩慢。CPU 依循著莫爾定律,每 1.5 年效能提升一倍。然而,DRAM 卻沒有如此快速的提升,大約 10 年才能翻倍,形成效能上的落差。

當然,不可否認地,目前電腦的瓶頸並非在 DRAM 上,對高效能的 RAM 沒那麼大的需求。將傳統的硬碟換成固態硬碟(SSD)所感覺到的效能提升,遠比 DRAM 升級還有感覺,畢竟固態硬碟的傳輸速度是傳統硬碟的 10 倍以上,遠比 DRAM 升級的兩倍加速有明顯差異。但是,做為系統的主記憶體,越高的效能便代表能以越快的速度將資料送進 CPU 中進行運算,對於預算足夠的消費者而言,DRAM 的效能提升相當重要。

ram 3

▲ CPU 和 RAM 間的效能落差,是拖延 CPU 運算的速度的原因之一。(Source: slideshare

現行 DRAM 主流規格:DDR SDRAM

DDR SDRAM 為目前主流的產品,其中,SDRAM 全名為同步動態隨機存取記憶體(Synchronous DRAM)。SDRAM 的特性是讓 DRAM 內部的工作時脈和主機板同步,以此提高存取的速度。

工作時脈就像是電子元件內部的時鐘,電子元件會依循這個時鐘做事。將時脈同步就像是設定一個標準時間,讓電腦內部的元件可以依循著標準時間做事。像是流水線生產,會設定每一站的完成時間並彼此對時,如此便能穩定的將工作傳下去,大幅提升工作效率。

至於 DDR 則是雙倍數據率(Double Data Rate),藉由 DDR 的技術,將一個工作時脈切分成兩份,就像是原本要一分鐘才能完成一份工作,藉由將 1 分鐘分成兩個 30 秒,並在這兩個 30 秒內完成工作,就能在相同的時間內完成兩倍的工作量。大幅提升資料傳輸的速度。

ram 4

▲ 和 DRAM 一開始採用的 SDR 技術相比,DDR 可以在一個時脈內讀兩次資料。(Source:Wikipedia

將這兩種特性結合在一起的產品,便是 DDR SDRAM。目前市場上的產品有 DDR3-1600 以及 DDR4-2133 等。其中,DDR3-1600 中的 1600 代表什麼?在記憶體規格中,有一個用來衡量記憶體傳輸速度的單位,MT/s。MT/s 為 MegaTransfers per Second 的縮寫,意思是在一秒內可傳輸幾次資料。因此 DDR3-1600 便代表該產品具有 1600MT/s 的效能。

但是,MT/s 這個單位僅用於記憶體效能中,要將其轉換成常見的 Gbps。Gbps 是用來衡量每秒鐘有多少資料傳輸,像是 4G 行動上網的速度、硬碟傳輸等皆是以此做速度快慢的衡量。1600MT/s 只需乘上 DDR3 的記憶體線寬 64bit,便是 102.4Gbps。要乘上線寬是因為 MT/s 只代表一秒可傳輸幾次資料,一次傳輸的資料量則是由線寬決定。因此,DDR3 後面所接的數字便代表著該記憶體的傳輸效率。

 

Intel 第六代 Core i 系列晶片,將引爆 DDR4 商機

自從 Intel 宣布新系列的晶片支援 DDR4 後,記憶體供應商正蠢蠢欲動,急欲在新的市場中搶得先機。在今年下半年,有望看到越來越多廠商在高階筆電中,採用 DDR4 的記憶體,至於低階筆電市場,短期內應該看不到 DDR4 現身其中,直到 DDR4 和 DDR3 的成本接近為止。

此外,Apple 發表了新的手機和平板,目前已知 iPhone 6s 採用 LPDDR4。Apple 做為記憶體消費大廠,在 Apple 的採用之後將有利於 LPDDR4 的普及化。此外,因為 Intel 發表了新的 CPU,Apple 極有可能在年底做 MacBook 產品線的更新。屆時,DDR4 將有機會出現在 MacBook 產品線中,擴大 DDR4 的市佔率。

隨著消費性產品線的完善,下半年的記憶體產業將如何,令人相當期待。

(首圖來源:Flickr/Daniel Dionne CC BY 2.0) 

關鍵字: , , , ,

發表迴響