我們平時看到內存條，有的上面單面有8個內存顆粒：

1R X 8 DIMM

有的則有16個內存顆粒：

2R X 4 DIMM；多出來幾個顆粒是ECC校驗用

甚至還有單面32個顆粒的超高怪物：

4R X 4 DIMM

前文中我們討論了服務器能夠支持的內存最大容量：

老狼：服務器最大內存是多少？制約因素有些什么呢？?zhuanlan.zhihu.com

我們得出了結論：最大內存是由能夠插多少條內存決定的，因為每根內存條現在最大128GB，整體內存容量就被限制了下來，這不是錢多錢少的問題。有讀者對每根內存條的極限容量感興趣。是不是我們有錢，可以通過不停增加顆粒數目來堆出超高內存容量的內存條呢？答案當然是否定的了。今天我們就一起來探討一下問什么。

首先我們假定不考慮內存顆粒能不能做出這么大的容量，僅僅理論探討。限于篇幅，為了簡化討論范圍，我們給問題設置了一些限制：

1.僅討論大家DDR4，包括UDIMM DDR4和RDIMM DDR4。DDR3因為本身支持的容量就小而且基本已被淘汰，我們就不必哀悼它了。DDR5目前還沒有上市，我們等它成熟后再來重新回顧它的理論極限。LRDIMM會有些許顧及，擔不是重點。

2.討論基于DDR內存的標準：JEDEC標準。

內存條的容量和它的基本單位：內存顆粒的組織方式息息相關。如果我們仔細看上面那三種內存條和我的注解，你能不能發現一些規律呢？細心的同學也許發現了：越大的內存容量，nR中的n就越大；與此相反，越大的內存容量，X n中的n反而越小。這是為什么呢？我們需要從DRAM的原理講起。

DRAM原理

內存DRAM的每個單元可以看作一個晶體管和一個電容的組合：

電容負責存儲，充過電時是1，沒充過電是0，這就是內存是如何存儲數據的。晶體管是個開關，用于選中該電容。Word line被選中，晶體管導通，電容的就和bit line導通，可以讀出0和1。正是因為內存每個單元如此簡單，才能如此大規模組織起來，形成低價而密度很高的內存顆粒。

這種方式設計簡單，但是在充放電時電壓和電荷管理有很多麻煩。所以引入了Sense Amplifier。單元就變成了這樣：

單元還是只有一個電容和一個晶體管。但Sense Amp就復雜了不少：

示意圖

Sense Amp一般由6個以上的晶體管組成。比較昂貴，但是因為整個bank只有一組Sense Amplifier，所以問題不大，而且好處不少。

好了，有了單個單元，我們來組成一個內存組試試：

綠色箭頭是Sense Amp

看起來簡單而優美，一個word line,選中后所有16單元都被Sense Amp緩存，漂亮！慢著，似乎那里不對？是的，這樣效率太低，原來1個單元有1個晶體管和一個電容組成，現在平均變成了7個晶體管和1個電容，這和DRAM的低成本設計目標是違背的，必須減少Sense Amp的個數。有沒有更好的解決辦法呢？

這樣好多了，還是16個存貯單元，但是僅僅用了4個sense amp，代價是word line從一個變成了4個。這是減低成本必須付出的代價?，F在我們推廣成更大的形式：

bank里的每個row共享一個word line，行激活ACT后，該row上的word line高電平，row上的存儲內容會被該bank的Sense Amplifier緩存。這個內存單元有32個行地址（row address），32個列，5個列地址（column address）。地址線太多，有沒有辦法減低呢？如果一次列選中能夠送出多個內容就好了：

X 4 內存array，32 Bit位寬

這樣同樣尋址這些單元，但列地址從5個，減小成3個。太棒了！

我們知道，X86的cache line是64 Bytes（感謝 @照貓畫虎 @RLuo 發現原文中這個問題），它會一次向內存控制器請求整個cache line。內存控制器發現他們是連續的地址后，會用一次用burst方式讀取8個字長，每字長是64個bits。64個bits是內存控制器讀取的最小單位。這非常重要，為了完成必要條件，我們必須繼續擴展內存單元：

X 4 內存array，64Bit位寬

我們數一下，共有16個column，4個column address。繼續擴張成DDR4標準的4個bank就變成了：

X 4 內存array，64Bit位寬，4個bank

至于什么是bank，可以見我的這幾篇入門文章：

老狼：內存系列一：快速讀懂內存條標簽?zhuanlan.zhihu.com老狼：內存系列二：深入理解硬件原理?zhuanlan.zhihu.com

這就是現代內存組成的原理。

好了，我們可以回過頭來看看： nR X m是啥意思了。

1.R是Rank的縮寫，n是多少有個Rank。每個Rank有自己的片選信號：CS。各個rank單獨工作，JEDEC標準DDR4可以取1，2，4個rank。

2.X m中的m就是前面講的每個列的位寬，X4就是每列輸出4個bit，X8就是每列輸出8個bit。JEDEC標準只有4，8，16，三個選項。

明顯的rank越多，用同種內存顆粒，可以做出的內存條容量就大。那么是不是內存顆粒X m，m越大，內存就大呢？恰恰相反，同樣容量的內存顆粒，m越小，就可以用更多的內存顆粒拼起來，組成大內存。我們看個例子：

同樣4Gb（注意這里是小b)的內存顆粒，為了組成64 Bit的位寬，我們可以用16個X 4顆粒，那么總容量是：

4 Gb X （64/4）= 64 Gb = 8GB

而用X 16的顆粒呢？只能用4個：

4 Gb X （64/16）= 16Gb = 2GB

那么單內存顆粒是不是容量就可以無窮大呢？并不是。

內存顆粒容量限制

內存顆粒并不能無限變大，因為沒有那么多地址線。盡管從DDR開始，JEDEC標準就不停的增加地址線，但到了DDR4，地址還是有限的，這也是DDR5必須盡早出來的原因之一。地址線的多少決定了可以尋址多大空間，也決定了單顆內存容量的上限。

我們來看看DDR4對地址線的定義：

1.行地址：A0～A17共18根

2.列地址：A0～A9

3. Bank Addr：BA0，BA1兩個

4. Bank Group: BG0，BG1兩個

好了，我們可以來算算顆粒的容量了，如果我們用X4的顆粒

(2^18) X (2 ^10) X(2^2) X (2^2) X 4 = 16Gb

我們來算一下DIMM的容量：

16 Gb X 16個 X 4個rank = 128GB

這就是單根內存條的理論最大容量。

結論

單根UDIMM/RDIMM的容量最大128GB，這是JEDEC的標準所允許的最大容量。LRDIMM可以達到更大容量。它的原理我們今后再講。

另外我們看到，如果選用X16的顆粒，單顆顆?？梢匀萘扛?#xff0c;但是總容量受只能用4個顆粒的限制，還是不能超過64GB。而同樣容量的內存顆粒，因為單元數目相同，成本差別不大，為了組成更大內存，內存條廠商往往選擇x 4的來組成大容量內存。這也就為什么超大容量內存條總是X 4的原因。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的使用未初始化的内存是什么意思_单根内存条的极限容量是多少？内存条上的2R X 8代表了什么意思？...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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