志“存”高远内存的前世今生2
电脑学堂
集成电路的诞生和应用为计算机制造技术的发展带来了契机。越来越多的人意识到内存储器的功能及其在计算机系统中的重要作用。1971年世界上第一块微处理器的诞生和1981年第一台个人电脑的发明将内存储器推向了一个崭新的发展时期。
半导体内存初露锋芒
上个世纪70年代初，蓝色巨人IBM看到了半导体内存将会取代磁芯内存的大趋势，在其1970年推出的IBM System/370 Model 145计算机上开始逐步淘汰磁芯内存。与此同时，Intel半导体公司也在专注于存储器研发三年之后，开始在业界崭露头角。
1971年11月15日，Intel公司的著名工程师Ted Hoff发明了世界上第一个微处理器——4004。在4004中，Ted Hoff创造性地将处理器的核心设计成为一个可编程的通用逻辑器件，并将一个容量为4KB的只读存储器和一个640B的随机存储器集成在了中央处理器内部。处理器的核心器件可以按照存储在内存储器中的程序指令执行任务，这样不光极大地降低了计算机的复杂程度和成本，而且提供了在该芯片的基础上开发其它通用设备的可能。
4004的成功为计算机的发展指明了方向，这种将中央处理器、存储器、外围设备以及输入输出功能集成在一块半导体芯片上的思路，一直沿用至今。此外，4004的成功也让Intel公司大受启发，公司的研发重点也开始从传统的存储器向中央处理器转移。在随后的日子里， Intel开始将诸多半导体领域的先进技术引入处理器的设计中，而内存储器也成为计算机中不可缺少的重要组成部分。
在处理器技术发展的同时，半导体存储器的制造工艺也在逐步完善，并在上个世纪70年代取得了一系列的重要成就。1971年Intel公司的Dov Frohman发明了紫外光可编程只读存储器UVEPROM；1972年，为了降低随机存储器RAM的制造成本，IBM公司研发出了金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET技术；同年， Intel研发出了集成了16KB缓存的8008中央处理器。
半导体工艺的提高也使得内存储器的容量越来越大。1973年，人们首次制造出了3英寸大小的硅晶片；同年，世界上第一块商用的双极性互补金属氧化物半导体BiCMOS集成芯片进入生产阶段；1974年，采用NMOS技术制造的世界上第一块4KB容量的动态随机存储器DRAM诞生；1975年， 100毫米硅晶片制造技术被引入业界；1976年，第一块16KB容量的动态随机存储器DRAM问世。1979年，动态随机存储器的容量首次达到了64KB，同年，125毫米硅晶片制造技术发明。
个人电脑推动内存发展
随着微处理器的逐步应用，人们对于数字计算机的要求也越来越高，同时将计算机普及到家庭的要求也开始出现。这最终导致了在1981年世界上第一台个人电脑的诞生。1981年8月12日，在纽约市的一个新闻发布会上，IBM发布了5150个人电脑。最初的5150只有16KB的随机存储器，而且没有附带软盘驱动器。在随后的改进型号中，内存最多能够增加到640KB，此外还装备了软盘驱动器和硬盘驱动器。5150上所使用的随机存储器RAM使用16针的双列直插式封装，当时在5150上最常用的随机存储器RAM包括NEC D4164C和MOSTEK 4564N。5150没有安装操作系统，而是使用微软的BASIC-80编译环境。与现在的操作系统不同，5150用的BASIC-80是固化在四块只读存储器ROM上的，不过后期改进版的5150装备了希捷公司的ST412硬盘进行应用程序和数据的存储。
IBM PC的迅速普及大大推动了计算机技术的发展，同时也对内存储器提出了更高的要求。并使得上个世纪80年代内存储器取得了一系列的发展。1981年，150毫米硅晶片制造技术诞生；1982年第一块容量为256KB的动态随机存储器DRAM问世，该 DRAM采用双层多晶硅NMOS处理工艺，制造出的成品需要经过8到10次的掩模，线宽减少到2微米。
SIMM内存模块时期
同样在1982年，Intel发布了最新的80286微处理器。该处理器是Intel最后一款16位处理器，它将存储器寻址空间提高到了16MB。80286处理器的广泛应用将个人电脑引入286时代，而装备80286的通用型个人电脑上的内存也已经不再是早期的双列直插式的封装了，一种30线的单列内存模块SIMM (Single Inline Memory module)开始得到广泛的应用。尽管这种30线的单列内存模块SIMM在速度和稳定性上都有相当大的改进，但其最大的缺陷就是接口的位宽仅有8位，因此在后来的32位的个人电脑中（比如486个人电脑）必须4块内存模块一起使用。
1983年，Intel使用互补金属氧化物半导体CMOS制造技术对NMOS工艺的DRAM进行了改进，将线宽进一步减少到1.5微米。具有讽刺意味的是，Intel作为当时重要的内存储器研发公司，在发明CMOS DRAM之后不久便宣布退出动态随机存储器的研发领域。同年，电可擦除只读存储器EEPROM被发明出来。
1984年，东芝公司的工程师在一次学术会议上提出了开发电可擦写式可编程非易失性存储器的想法，这种新型的存储器不仅能够更加方便地进行数据的存储和更新，而且每单元只需要一个晶体管。一年之后，世界上第一块商业用途的256KB闪存（Flash ROM）由东芝公司正式推向市场。
上个世纪80年代后期的发展主要集中在微处理器速度的提升以及内存储器容量的增大上。Intel公司于1985年推出了其第一款32位的中央处理器，寻址范围高达4GB；同年，200毫米硅晶片技术发明；1986年研究人员采用非平面技术制造出了容量高达1MB的动态随机存储器DRAM；容量为4MB的DRAM也于1988年问世；1989年Intel发布了集成了120万个晶体管的80486微处理器。
20世纪90年代，人们在快速页模式存储器的基础上进一步优化，发展出了EDO（Extended Data Out）内存。EDO内存也就是工作在超页模式（Hyperpage mode）的内存。在快速页模式下，内存在每次完成列地址数据的读取之后会关闭数据输出缓存，而在超页模式下，内存在列地址读取的时候会将数据输出缓存一直打开，这样便节省了在关闭输出缓存时所需要的预充电时间，进而缩短了处理列地址数据的时间。在总线频率为66MHz的时候，典型的EDO时序模式为5-2-2-2。测试表明，EDO内存在保持和早期快速页模式内存完美兼容性的基础上，提升了约40%的性能，这一优势在装备了高速处理器的计算机系统中显得尤为突出。
在后来的BEDO（Burst EDO）内存中，内存在找到了第一个地址数据之后，能将后三个地址数据自行算出，然后直接对内存储器进行读取，从而减少了输入列地址的时间。因此将BEDO内存的时序模式进一步减少为4-1-1-1（在66MHz的总线频率下），这已经达到了同步动态随机存储器SDRAM的性能水平。遗憾的是，Intel认为即使是BEDO也不会改变异步内存必将走向衰落的命运，因此在其研发的芯片组中放弃了对BEDO内存的支持。再加上其他许多厂商也纷纷加快了对于同步动态随机存储器的研发和生产工作，这直接导致了BEDO内存在研发出之后不久就退出了历史舞台。至此，异步内存开始逐渐淡出主流内存市场，一个崭新的同步内存时代到来了。