從2001年DDR記憶體面世以來發展到2019年的今天，已經走過了DDR、DDR2、DDR3、DDR4四個大的規格時代了，記憶體的作業頻率也從DDR時代的266MHz進化到了今天的3200MHz，這個頻率在作業系統里叫Speed、在記憶體術語里叫等效頻率、或干脆直接簡稱頻率，這個頻率越高，每秒鐘記憶體IO的吞吐量越大，但其實記憶體有一個最最基本的頻率叫核心頻率，是實際記憶體電路的作業時的一個振蕩頻率，它是記憶體作業的基礎，很大程度上會影響記憶體的IO延遲，我今天想給大家揭開另外一面，這個叫核心頻率的東東其實在最近的18年里，基本上就沒有什么太大的進步，

記憶體Speed

在Linux上可以查看到你機器上記憶體的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  
......

上述命令可以看出每一個插槽上記憶體物理設備的情況，由于結果太長我只抽取了其中一個記憶體的資訊列了出來，對于我們開發者來說，其中有兩個資料比較關鍵，

• Speed: 1067 MHz： 每秒能進行記憶體資料傳輸的速度，
• Data Width: 64 bits： 記憶體作業一次傳輸的資料寬度

我的機器上所有的記憶體條的Speed都是1067（大家別笑話，因為我的測驗機器是線上過保淘汰下來的機器，所以老了一點點）， 把Data Width和Speed相乘后得到的就是資料帶寬了，我們把歷史上各個階段的記憶體的Speed和帶寬匯總了一下，如下圖，

記憶體背后的秘密-核心頻率

通過Linux我們只看到了記憶體的一個Speed，它是資料傳輸的頻率，這個頻率又叫Data Speed，或等效頻率，各個商家在記憶體的銷售頁面上也把這個頻率標在特別明顯的位置，提醒消費者他家的記憶體有多快多快，但其實從記憶體條的技術引數上來講，有個最為重要的頻率，是核心頻率，它是記憶體電路的震蕩頻率，是記憶體一切作業的基石，

我們來看一下各代記憶體的更全面詳細的資料，

我匯總了從SDR時代，一直到目前主流的DDR4的記憶體的頻率表對比，大家可以看到核心頻率已經多年沒有實質性進步了，這是受物理材料的極限限制，記憶體的核心頻率一直在133MHz~200MHz之間徘徊，，我們所看到的記憶體Speed是在這個核心頻率的基礎上，通過各種技術手段放大出來的，之所以我們感覺記憶體在越來越快，就是放大技術手段在不斷進步而已，

• SDR時代：在最古老的SDR（Single Data Rate SDRAM）年代里，一個時鐘脈沖只能在脈沖上沿時傳輸資料，所以也叫單倍資料傳輸率記憶體，這個時期記憶體的提升方法就是提升記憶體電路的核心頻率，
• DDR時代：但是記憶體制造商們發現核心頻率到了200MHz再提升的話，難度就很大了，所以在電路時鐘周期內預取2bit，輸出的時候就在上升期和下降期各傳輸一次資料，所以核心頻率不變的情況下，Speed（等效頻率）就翻倍了，
• DDR2時代：同樣是在上下沿各傳一次資料，但將Prefech提升為4，每個電路周期一次讀取4bit，所以DDR2的Speed（等效頻率）就達到了核心頻率的4倍，
• DDR3時代：同樣也是上下沿各傳一次資料，進一步將Prefect提升為8，所以DDR3的等效頻率可以達到核心頻率的8倍，
• DDR4時代：這時預取的提升已經非常困難，所以和DDR3一樣，Prefech仍然為8，記憶體制造商們又另辟蹊徑，提出了Bank Group設計，允許各個Bank Group具備獨立啟動操作讀、寫等動作特性，所以等效頻率可以提升到核心頻率的16倍，

記憶體還有個概念叫IO頻率、也叫時鐘頻率，簡單理解為將DDR記憶體的Speed頻率除以2，就是記憶體的IO頻率，這個必須和CPU的外頻相匹配才能作業，例如對于DDR3來說，假如核心頻率133Mhz的記憶體作業頻率下，匹配533MHz的CPU外頻,其IO頻率就是533Mhz，資料傳輸因為上下沿都可以傳，所以是核心頻率的8倍，也就是1066MHz，

我曾試圖在Linux下找到能查看核心頻率和IO頻率的命令，但是沒有找到，在售的各種記憶體條似乎也很少會提及它， 但我們是IT從業人員，非普通用戶，因此我覺得大家有必要來了解這個原理，（事實上，這兩個頻率會影響后面討論的記憶體的延遲引數，而延遲引數又決定了記憶體的真正性能）

匯總一句話，記憶體真正的作業頻率是核心頻率，時鐘頻率和資料頻率都是在核心頻率的基礎上，通過技術手段放大出來的，記憶體越新，放大的倍數越多，但其實這些放大手段都有一些局限性，比如你的記憶體資料存盤并不連續，這時候DDR2、DDR3的資料預取對你幫助并不大，再比如你的行程資料都存在一個Bank Group里，你的行程記憶體IO就根本不會達到DDR4廠家宣傳的速度，

擴展知識：記憶體延遲

除了頻率以外，記憶體還有幾個比較重要的引數，但是同樣在Linux里沒有找到查看的命令，記憶體的銷售頁面想找到這幾個引數也不是特別容易，

所有的記憶體條都有CL-tRCD-tRP-tRAS四個引數，其中最重要的是CL-tRCD-tRP這三個引數，只要你費點勁，所有的在售記憶體你都能找到這3個值，例如經典的DDR3-1066、DDR3-1333及DDR3-1600的CL值分別為7-7-7、8-8-8及9-9-9，現在京東上一條比較流行的臺式機記憶體金士頓(Kingston)DDR4 2400 8G，其時序是17-17-17，

第四個引數有時候會被省略，原因有二，第一：現在的開發者不需要直接和記憶體打交道，而作業系統呢又做的比較記憶體友好，很少會有這個開銷真正發生，第二，這個開銷的值要比其它的值大很多，實在不太好看，商家為了記憶體能多賣一些，干脆就避而不談了，

好了，問題來了，為什么記憶體越進步，延遲周期反而會變大了呢？
這就是因為延遲周期使用延遲時間除以記憶體時鐘周期(Speed/2)算出來的，這其實不算太科學，最直接的辦法應該是用延遲時間來評估，延遲時間很大程度上是受記憶體的核心頻率的制約的，而這些年核心頻率又基本上沒有進步，所以延遲時間也不會有實質的降低，假定延遲時間不變，而時鐘周期翻倍了，這樣延遲周期看起來就是新的記憶體更大，

今天就帶大家了解到這里，后面我會用實驗來讓你理解你的記憶體的實際延時，

開發內功修煉之記憶體篇專輯：

• 1.帶你深入理解記憶體對齊最底層原理
• 2.記憶體隨機也比順序訪問慢，帶你深入理解記憶體IO程序
• 3.從DDR到DDR4，記憶體核心頻率其實基本上就沒太大的進步
• 4.實際測驗記憶體在順序IO和隨機IO時的訪問延時差異
• 5.揭穿記憶體廠家“謊言”，實測記憶體帶寬真實表現
• 6.NUMA架構下的記憶體訪問延遲區別！
• 7.PHP7記憶體性能優化的思想精髓
• 8.一次記憶體性能提升的專案實踐
• 9.挑戰Redis單實體記憶體最大極限，“遭遇”NUMA陷阱！

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