何謂記憶體?
『記憶體』(Memory)從字義來看,就是可以”記憶”東西的個”體”。廣義來說,記憶體所涵蓋層面十分廣泛,從CPU內的快取記憶體(Cache Memory),到顯示卡搭配的視訊記憶體(Video Memory),甚至硬碟所內建的緩衝記憶體(Buffer)都可歸類於此範疇。若以狹義來看,以及業界所俗稱的記憶體,通常泛指安插於主機板上的『記憶體模組(DRAM Module)』。因此當您在買電腦時,店員會跟你講這部電腦的記憶體是xxxMB,就是指主機板上所安插的記憶體模組有多少xxxMB,這就是『系統記憶體』的容量。
就單一元件而言,系統記憶體在電腦的角色,就是當電腦在開機運作中,用來暫時存放資料或程式,與CPU相輔相成,成為發揮軟體功用的舞台。
記憶體種類
儘管記憶體種類繁多,但大致上以RAM與ROM做為區隔。RAM的全名為Random Access Memory,稱作『隨機存取記憶體』,顧名思義,其特性在於內部資料可任意讀寫,現階段主流的DDR SDRAM、DDR2 SDRAM等都是屬於此類,用來存放由硬碟載入的程式、資料,以供CPU運算處理。
至於ROM則是Read Only Memory的縮寫,也就是『唯讀記憶體』。ROM的特色在於資料一經寫入即無法修改,除非透過專屬的方式(如:EPROM以紫外線照射)才能達成,因此適合存放重要且不能被刪除的資料,早期常出現在主機板/介面卡的BIOS上,現今應用已大幅縮減。

業界所稱的RAM與ROM,都屬於概略說法,若要細分的話,RAM還能分成DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等區別。而ROM亦是如此,可進一步細分為PROM、Mask ROM及EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)等類型,而後來EEPROM則是EPROM的再改良版,可透過不同的電壓來抹除與寫入資料。在當年Windows 95的問世,其PnP(Plug and Play)機制的帶動下,以致於BIOS偵測硬體與設定修改的即時性日受重視,自然使得不需專用抹除設備、存取效率較佳的EEPROM受到矚目。
至於當前記憶卡(Memory Card)、隨身碟(USB Pen Drive)等裝置所使用的儲存媒介-快閃記憶體(Flash Memory),則是經由EEPROM進化而來。Intel於1980年首度發表Flash Memory,以價格便宜、位元密度等優勢,接手EEPROM的市場位置。事實上,Flash Memory在記憶體領域的界定較為模糊,不僅不用像RAM一般需仰賴電力維繫內部資料,而且同樣兼具可讀寫特性,以電壓高低控制存取動作。不過,快閃記憶體的資料更新並非以單一Byte或bit為單位,而是採區塊(blocks)方式計算,寫入大小取決於記憶體控制器本身,介於256KB~20MB間不等。有關於Flash Memory的規格與種類,請參考隨身碟/記憶卡單元的說明。

| 目前主機板BIOS幾乎清一色都是透過
Flash Memory儲存,因應設定即時變更的需求。 |
記憶體所扮演之角色
從架構角度切入,電腦的組成基本上可劃分為CPU、記憶體、硬碟及顯示卡等四大要素,其中CPU主宰計算,而等待處理的程式『暫存』於記憶體內,其地位與硬碟相比,算是為第一線的儲存單位。當CPU欲處理的資料尚未載入記憶體時,系統才會進入硬碟中尋找,因此硬碟扮演著『輔助記憶體』的角色。不過,當電腦關機(斷電)後,系統記憶體的內容即隨之消失,並不像硬碟可永久性儲存,故其內部的資料是屬於『暫存』狀態。
當使用者以滑鼠或鍵盤下達執行命令後,先透過CPU解譯程式指令,接著從硬碟搜尋所需的程式載入記憶體,如此CPU便能直接從記憶體獲得資料,存取時間自然比硬碟來得快。說得更明白點,好比各位處在一個偌大的圖書館內,當要找尋的資訊散佈各個書架上時,勢必先將所有的書籍蒐集齊全,然後才回到座位逐一閱讀。因此,記憶體的功用就彷彿一個蒐集文件的媒介,而負責整理、分析工作的大腦,則換成由CPU替代,減少在硬碟不同位置尋找的機率。
如同前述提及,除系統記憶體外,記憶體在其餘零組件中還有著衍生應用,藉以提昇運作效能。譬如像CPU內建的L1、L2甚至L3 (Level 1、2、3)等快取記憶體(Cache Memory),即是用來增加指令碼存取速度;而硬碟內建的載2~8MB的緩衝記憶體(Cache Memory),則可提高系統存取時的命中機率,盡量避免動用到硬碟的機械運轉;顯示卡配置的視訊記憶體(Video Memory),其用途與系統記憶體類似,做為存放視訊資料、圖形資料與材質運算等用途。
記憶體容量與速度的提升
隨著硬體裝置的進化,相對地使得新世代PC能夠因應更多元化的工作。早期DOS時代,PC僅需滿足單純的文書作業、記帳等簡易商業用途;後來光碟機的流行,PC開始進入視窗、VCD時期,電腦的多媒體(Multimedia)能力逐漸浮上檯面。之後網際網路的興起,陸續帶動了互動學習及數位影音、線上遊戲…等應用層面,甚至導入3D化呈現,因此新款PC的配備除CPU要夠力外,記憶體的『速度』與『容量』亦被要求同步成長。
一般來說,主機板類別不僅決定了搭配的CPU等級,亦主導了所能支援的記憶體種類。更深入探討,這完全歸咎於晶片組的設計,原因不外乎是為了獲得效能的提升,但這並不能完全依靠CPU運算能力的拉抬,重點在於硬碟、記憶體等元件整體一致性的強化。換句話說,為了防止CPU存取記憶體資料時發生壅塞的情形,記憶體速度也必須一併提升,因此從FPM(Fast Page Mode)、EDO(Extended Data Out)、SDRAM(Synchronous DRAM)、DRDRAM(Direct Rambus DRAM)DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)一路走來,不僅是架構、規格上的改良,同時也代表著頻寬(Bandwidth)的增加。
記憶體的延伸運用
隨著PC記憶體容量的提升,使得記憶體原先角色為系統配置存放軟體與CPU存取的用途之外,也開始被其他硬體零組件拿來加以利用,以達到降低成本、增進效能的目的,例如AGP或PCI Express介面架構,就設計成能讓繪圖晶片(GPU)挪用系統記憶體來存放影像材質,達到用來加快視訊資料的處理表現。至於整合型(Integrated)晶片組所內建的繪圖核心,則是透過UMA(Unified Memory Architecture)技術,同樣以系統記憶體做為擺放材質之處甚至視訊資料的用途。而新款的入門級顯示卡(例如NVIDIA的TurboCache與ATI的HyperMemory)所使用的加強型UMA技術,可透過PCI-e匯流排雙向傳輸的特性,讓繪圖晶片(GPU)直通系統記憶體來高速存取與運算3D繪圖時的材質資料,以達到減少顯示卡內建記憶體容量、又能兼顧效能維持在水準之上的目的!
| NVIDIA提出的TurboCache技術,是屬於UMA架構的強化版,挪用系統記憶體供顯示卡使用,讓顯示卡本身配置視訊記憶體的成本得以縮減。 |
從上述例子不難發現,記憶體可說是在電腦系統中扮演著重要的角色。主機板需要它(系統記憶體)、CPU需要它(內建快取記憶體)、硬碟需要它(內建緩衝記憶體))、GPU更需要它(內建視訊記憶體),以達到電腦系統高效能運作的目的。然在效能提升無止境的IT產業中,為配合CPU、GPU等高速元件,系統記憶體的速度與容量也與日俱增,現階段已導入DDR2、GDDR3等規格,以求滿足新一代PC所賦予的更高速運算能力。
於我們消費者要如何選購記憶體呢?由於CPU、硬碟、GPU的內建記憶體都是廠商當初規劃產品時,就已經預先設定好速度與容量了(例如CPU快取幾K、幾MB,是無法擴充的),我們只能就廠商的規格去選購所需要的產品。至於系統記憶體(插在主機板上面的記憶體)部份,則是比較能自由發揮與選擇的元件,但仍須根據主機板所支援的規格來選購,例如要買多少MB來裝才跑得順、要怎麼買才能達到雙通道以增加系統整體效能,還有未來擴充時有什麼限制,甚至愛超頻的玩家要怎麼買、怎麼搭,才能超得快、超得穩,這些都是在選購記憶體時所不容忽視的地方!
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