关于linux:从DDR发展到DDR4内存核心频率指标其实基本上就没太大的进步

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从 2001 年 DDR 内存面世以来倒退到 2019 年的明天，曾经走过了 DDR、DDR2、DDR3、DDR4 四个大的规格时代了。内存的工作频率也从 DDR 时代的 266MHz 进化到了明天的 3200MHz。这个频率在操作系统里叫 Speed、在内存术语里叫等效频率、或罗唆间接简称频率。这个频率越高，每秒钟内存 IO 的吞吐量越大。但其实内存有一个最最根本的频率叫外围频率，是理论内存电路的工作时的一个振荡频率。它是内存工作的根底，很大水平上会影响内存的 IO 提早。我明天想给大家揭开另外一面，这个叫外围频率的东东其实在最近的 18 年里，基本上就没有什么太大的提高。

在 Linux 上能够查看到你机器上内存的 Speed。

dmidecode | grep -P -A16 "Memory Device"  
Memory Device  
        Array Handle: 0x0009  
        Error Information Handle: Not Provided  
        Total Width: 72 bits  
        **Data Width: 64 bits**  
        Size: 8192 MB  
        Form Factor: DIMM  
        Set: None  
        Locator: DIMM02  
        Bank Locator: BANK02  
        Type: Other  
        Type Detail: Unknown  
        **Speed: 1067 MHz**  
        Manufacturer: Micron  
        Serial Number: 65ED91DC  
        Asset Tag: Unknown  
        Part Number: 36KSF1G72PZ-1G4M1  
......

上述命令能够看出每一个插槽上内存物理设施的状况，因为后果太长我只抽取了其中一个内存的信息列了进去。对于咱们开发者来说，其中有两个数据比拟要害。

Speed: 1067 MHz：每秒能进行内存数据传输的速度，
Data Width: 64 bits：内存工作一次传输的数据宽度

我的机器上所有的内存条的 Speed 都是 1067（大家别笑话，因为我的测试机器是线上过保淘汰下来的机器，所以老了一点点）。把 Data Width 和 Speed 相乘后失去的就是数据带宽了。咱们把历史上各个阶段的内存的 Speed 和带宽汇总了一下，如下图。

通过 Linux 咱们只看到了内存的一个 Speed，它是数据传输的频率。这个频率又叫 Data Speed，或等效频率。各个商家在内存的销售页面上也把这个频率标在特地显著的地位，揭示消费者他家的内存有多快多快。但其实从内存条的技术参数上来讲，有个最为重要的频率，是 外围频率，它是内存电路的震荡频率，是内存所有工作的基石。

咱们来看一下各代内存的更全面具体的数据。

我汇总了从 SDR 时代，始终到目前支流的 DDR4 的内存的频率表比照。大家能够看到 外围频率曾经多年没有实质性提高了，这是受物理资料的极限限度，内存的外围频率始终在 133MHz~200MHz 之间彷徨。。咱们所看到的内存 Speed 是在这个外围频率的根底上，通过各种技术手段放大进去的。之所以咱们感觉内存在越来越快，就是放大技术手段在不断进步而已。

SDR 时代：在最古老的 SDR（Single Data Rate SDRAM）年代里，一个时钟脉冲只能在脉冲上沿时传输数据，所以也叫单倍数据传输率内存。这个期间内存的晋升办法就是晋升内存电路的外围频率。
DDR 时代：然而内存制造商们发现外围频率到了 200MHz 再晋升的话，难度就很大了。所以在电路时钟周期内预取 2bit，输入的时候就在上升期和降落期各传输一次数据。所以外围频率不变的状况下，Speed（等效频率）就翻倍了。
DDR2 时代：同样是在高低沿各传一次数据，但将 Prefech 晋升为 4，每个电路周期一次读取 4bit。所以 DDR2 的 Speed（等效频率）就达到了外围频率的 4 倍。
DDR3 时代：同样也是高低沿各传一次数据，进一步将 Prefect 晋升为 8。所以 DDR3 的等效频率能够达到外围频率的 8 倍。
DDR4 时代：这时预取的晋升曾经十分艰难，所以和 DDR3 一样，Prefech 依然为 8。内存制造商们又另辟蹊径，提出了 Bank Group 设计。容许各个 Bank Group 具备独立启动操作读、写等动作个性。所以等效频率能够晋升到外围频率的 16 倍。

内存还有个概念叫 IO 频率、也叫时钟频率。简略了解为将 DDR 内存的 Speed 频率除以 2，就是内存的 IO 频率。这个必须和 CPU 的外频相匹配能力工作。例如对于 DDR3 来说，如果外围频率 133Mhz 的内存工作频率下，匹配 533MHz 的 CPU 外频, 其 IO 频率就是 533Mhz。数据传输因为高低沿都能够传，所以是外围频率的 8 倍，也就是 1066MHz。

我曾试图在 Linux 下找到能查看外围频率和 IO 频率的命令，然而没有找到，在售的各种内存条仿佛也很少会提及它。但咱们是 IT 从业人员，非普通用户。因而我感觉大家有必要来理解这个原理。（事实上，这两个频率会影响前面探讨的内存的提早参数，而提早参数又决定了内存的真正性能）

汇总一句话，内存真正的工作频率是外围频率，时钟频率和数据频率都是在外围频率的根底上，通过技术手段放大进去的。内存越新，放大的倍数越多。但其实这些放大伎俩都有一些局限性。比方你的内存数据存储并不间断，这时候 DDR2、DDR3 的数据预取对你帮忙并不大。再比方你的过程数据都存在一个 Bank Group 里，你的过程内存 IO 就基本不会达到 DDR4 厂家宣传的速度。

除了频率以外，内存还有几个比拟重要的参数，然而同样在 Linux 里没有找到查看的命令。内存的销售页面想找到这几个参数也不是特地容易。

所有的内存条都有 CL-tRCD-tRP-tRAS 四个参数。其中最重要的是 CL-tRCD-tRP 这三个参数，只有你费点劲，所有的在售内存你都能找到这 3 个值。例如经典的 DDR3-1066、DDR3-1333 及 DDR3-1600 的 CL 值别离为 7 -7-7、8-8- 8 及 9 -9-9。当初京东上一条比拟风行的台式机内存金士顿(Kingston)DDR4 2400 8G，其时序是 17-17-17。

第四个参数有时候会被省略。起因有二，第一：当初的开发者不须要间接和内存打交道，而操作系统呢又做的比拟内存敌对，很少会有这个开销真正产生。第二，这个开销的值要比其它的值大很多，切实不太好看。商家为了内存能多卖一些，罗唆就避而不谈了。

好了，问题来了。为什么内存越提高，提早周期反而会变大了呢？
这就是因为提早周期应用延迟时间除以内存时钟周期 (Speed/2) 算进去的。这其实不算太迷信，最间接的方法应该是用延迟时间来评估。延迟时间很大水平上是受内存的外围频率的制约的。而这些年外围频率又基本上没有提高，所以延迟时间也不会有本质的升高。假设延迟时间不变，而时钟周期翻倍了，这样提早周期看起来就是新的内存更大。

明天就带大家理解到这里，前面我会用试验来让你了解你的内存的理论延时。

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