記憶體10年技術演進史，系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪？

系統記憶體與顯示卡記憶體的需求有何差別？DDR與GDDR系列彼此相依相生的關係又是什麼？本篇要從規格與歷史角度來探討記憶體的發展與運作原理，讓你了解系統DDR、DDR2、DDR3記憶體與顯示卡使用的GDDR、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5記憶體的前世今生。

章節目錄

第一章：記憶體動態特性與充放電機制

第二章：DRAM結構性瓶頸、I/O突破與預取技術

第三章：SDR與DDR技術與規格演進，SDR、DDR、DDR2差異性

第四章：主流老將DDR3，說好要來的DDR4在哪裡

第五章：因應GPU需求誕生的GDDR顆粒

第六章：初代GDDR2與兄弟gDDR2，稱霸市場的GDDR3

第七章：短命的GDDR4與高時脈霸主GDDR5

備註：本文章節有連貫性，建議依序閱讀。

傳輸效率是進步的動力

雖然CPU、GPU每年都會更換一次規格，但是記憶體規格一但制定可就長命的多，因為記憶體產業牽扯較廣，一般而言不會輕易更動規格。但也因為CPU與GPU發展過快，資料傳遞量與速度隨之提升，為了避免記憶體成為資料傳遞上的瓶頸，廠商還是會想盡辦法增加記憶體與系統之間的傳輸效率。舉凡來說，像是近幾年Intel與AMD都將記憶體控制器(Memory Controller)整合進CPU內，為的就是避免資料繞道晶片組造成效能減損。

此外，像是推行許久的雙通道技術、X58支援的三通道、X79支援的四通道記憶體技術，都是為了提升頻寬，或者說是傳輸效率而生。顯示卡方面，AMD與NVIDIA也增加記憶體控制器的介面頻寬(Interface Width)，像是AMD的R9 290X就是使用512 bit記憶體控制器，而NVIDIA現在頂級卡GTX 780 Ti用的則是384 bit，多年前GTX 285則曾用過512 bit的記憶體控制器。為什麼廠商要這麼大費周章從CPU或GPU端提升效率，而不從記憶體著手呢？因為記憶體牽扯多項產業，加上發展速度較慢無法說改就改。

▲多通道技術就是為了提升效能，圖為支援四通道的Intel X79主機板。

▲未來CPU除記憶體控制器外，像是AMD Kabini連南北橋都整合了。

動態存取就像漏水的水桶

不論是系統或是顯示卡使用的記憶體英文皆為Memory，全名為Dynamic Random Access Memory動態隨機存取記憶體，簡稱為DRAM。記憶體運作時與硬碟使用磁性技術不同，是使用電容內儲存的電荷多寡，來代表每個位元（bit）代表為1或是0。雖然理論上是如此，實作上還是會有電容還是會有漏電現象，除非電容周期性地充放電，否則記憶體內的資料（電荷）會在幾毫秒內漏光。

舉個例子來說，記憶體就像是個水桶，但這水桶底端會漏水（漏電現象）。當水桶滿水時，代表該位元為1，反之若水位不足則代表0。水桶底端會漏水，為了避免水位過低從1變成0，於是上方的水龍頭必須定時加水（充電）讓水位維持住，這就是記憶體的運作方式。在現實狀況中，加水（充電）的動作每秒得進行幾千次。

「靜態」隨機存取記憶體？

當然有動態相對來說就有「靜態」的SRAM（Static Random-Access Memory），只要通電就能保存資料，但斷電後資料依然會消失。至於斷電後能儲存資料的ROM（Read-Only Memory，唯讀記憶體）與Flash Memory（快閃記憶體）又是不同的種類。

下一章：DRAM結構性瓶頸、I/O突破與預取技術