发布日期：2024 年 3 月 21 日
撰稿人：Josh Schneider、Ian Smalley
双列直插式内存模块 (DIMM) 是一种常见的计算机内存模块化硬件，用于台式机、笔记本电脑和服务器，并由单个印刷电路板上的多个随机存取存储器芯片 (RAM) 组成。
DIMM 通过双面引脚连接与计算机主板相连，以支持本机 64 位数据路径吞吐量，本质上比单列直插式内存模块 (SIMM) 等以往类型的 RAM 数据传输硬件更快、更高效。
DIMM 有多种配置和外形规格，其中大部分均通过电子器件工程联合委员会 (JEDEC) 实现了标准化，以适合典型 DIMM 插槽 - 个人电脑 (PC) 通常需要标准的 133.35 毫米（5.25 英寸）DIMM，而笔记本电脑则需要更小的 67.6 毫米（2.66 英寸）小外形双列直插式内存模块 (SO-DIMM)。除了组件的物理尺寸外，DIMM 还提供各种不同类型的 RAM。
虽然大多数现代工作站都使用 DIMM 内存芯片，但最适合任何给定计算机的特定 DIMM 类型取决于硬件的物理限制及其预期应用。
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本质上，DIMM 是一种 RAM 模块，使用特定类型的引脚连接器，将多个 RAM 芯片添加到计算机系统，从而有效地提高中央处理单元 (CPU)、数据传输和吞吐的速度，而不会增加功耗。计算机系统使用 RAM 来临时存储当前用于执行实时操作的数据。诸如渲染数字视频或在线游戏等要求苛刻的应用程序需要大量的 RAM。RAM 不足的计算机系统会运行缓慢或超时。
速度更快、更为昂贵的数据存储形式（如 RAM）通常会称为内存，而稳定、更为便宜的存储硬件或组件则称为存储。计算机使用存储来保存大多数数据，尤其是当前可能不需要的应用程序文件、文档和/或媒体等内容。计算机使用内存或 RAM 来存取和管理与即时活动和功能相关或必需的数据和文件。
大多数 RAM 被视为是一种易失性内存形式，因为它需要持续供电来存储数据，如果系统断电，它将丢失所有存储的数据。这就是计算机使用不需要持续供电的非易失性内存形式（例如固态硬盘）进行长期存储的原因。
RAM 的两种主要类型是静态随机存取存储器 (SRAM) 和动态随机存取存储器 (DRAM)。SRAM 技术开发于 20 世纪 60 年代初，采用晶体管来存储数据，快速且有效，但体积庞大且价格昂贵。然而，在 1968 年，IBM 研究人员 Robert Dennard 取得了现代计算领域最为重大的突破之一，他的发明成就了英特尔在 1970 年开发的第一款 DRAM 芯片 - 这项创新极大地提高了 RAM 的功能，其影响持续至今。虽然 SRAM 型存储单元仍用于某些特定用途，但 DRAM 已占据主导地位，几乎成为 RAM 的代名词，尽管 DRAM 芯片也有许多子类别。
与单列直插式内存模块 (SIMM) 相比，双列直插式内存模块 (DIMM) 的主要创新在于双面引脚连接器。
使用 SIMM 时，RAM 芯片会短接在一起，只通过模块的一面传递数据。而 DIMM RAM 可以通过利用模块两面的连接器引脚，来实现双倍的数据吞吐量。
由于 SIMM 提供的最大数据存储量为每个时钟周期 32 位，因此 SIMM 模块成对使用来实现标准 64 位数据路径传输速率，每个 SIMM 的电压消耗为 5 伏。SIMM 提供 4 MB 至 64 MB 的数据存储空间。如上所述，SIMM 只在电路板的一面有连接器。
通过使连接器数量翻倍，DIMM 有效地将 SIMM 的容量翻倍，且仅需 3.3 伏电压。这项创新确实要求计算机主板上有专门的 DIMM 插槽，因为 DIMM 不向后兼容 SIMM 插槽。然而 DIMM 型内存已成为大多数现代计算机系统添加内存的首选解决方案，因为单个 DIMM 单元可提供 32 MB 至 1 GB 的存储空间，且能效更高。
除了标志性的双面引脚连接器外，大多数现代 DIMM 单元还具有许多优势，这让 DIMM 非常适合各种类型的计算。
在系统的内存架构中，DIMM 可提供针对其各个 DRAM 芯片（称为内存列）的独立管理功能。可以同时存取多个内存列，这一特性对于支持现代处理器在多个内存列上交错执行多个操作至关重要。例如，CPU 可以从一个内存列读取数据，同时写入另一个内存列，并在操作完成后擦除两个 DRAM 芯片，从而加快处理速度，而不会出现瓶颈。
事实证明，DIMM 能够为内存技术随时间推移所取得的进步提供多方位的支持，其中包括双倍日期速率 (DDR) 类别，该类别通过严格控制计算机内部电气数据和时钟信号的时序，以实现更高的传输速率。支持 DDR、DDR2、DDR4 和 DDR5 标准的 DIMM 变体一应俱全。此外，非易失性 DIMM (NVDIMM) 甚至可以支持专门的非易失性 RAM 选件，即使没有电源也能保留数据，从而加快灾难恢复，例如意外的系统崩溃。
DIMM 还通过支持单错校正、双错检测 (SECDEC) 协议等 ECC 方法来帮助进行灾难恢复，SECDEC 协议将额外的比特与数据传输中使用的比特分开，以验证和纠正在传输过程中可能出现的任何不准确之处。
DIMM 与现代计算硬件共同发展，并已实现标准化，以适应各种类型的主板。在开发机架式服务器的同时，DIMM 电路板已经缩小，以便适应狭窄的空间，从而减少数据中心的占地面积并支持便携式计算。一些常见的外形规格包括小型双列直插式内存模块 (SODIMM) 和更小的 Mini-DIMM。
根据 RAM 的类型，每种类型的 DIMM 都有自己的时钟频率、速度以及用于管理数据、地址和控制线的总线。因此，DIMM 可以提供各种数据传输速率，以满足任何给定计算机系统的独特需求。
除了尺寸、速度和容量外，DIMM 变体还因 DIMM 本身的独特功能特征以及所使用的 RAM 芯片类型而有所区别。
- 无缓冲 DIMM (UDIMM)：顾名思义，无缓冲 DIMM 没有内存缓冲区，可直接与 CPU 中的内存控制器通信。UDIMM 以经济高效的速度著称，常用于台式机和笔记本电脑。
- 全缓冲 DIMM (FB-DIMM)：与 UDIMM 不同，FB-DIMM 具有高级内存缓冲区 (AMB)，可促进内存模块和内存控制器之间的通信。AMB 总线将操作分为两个部分，即读取和写入，并且可以同时执行这两个功能，以获得更好的性能。FB-DIMM 可提供更高的可靠性、信号完整性和错误检测速度，并因此成为需要更大内存容量的服务器和工作站的首选。
- 寄存型 DIMM (RDIMM)：RDIMM 因位于内存控制器和内存模块之间的额外内存寄存器而得名，也称为缓冲型内存，非常适合服务器和其他要求稳健性的系统。RDIMM 缓冲来自 CPU 的命令、地址和时钟周期，并将指令直接发送到特定内存寄存器，从而降低内存控制器上的负载。
- 低负载 DIMM (LR-DIMM)：LR-DIMM 是缓冲型 DIMM 的另一个子类别，采用隔离内存缓冲区 (iMB)，通过将 DIMM 的 DRAM 芯片与主 CPU 分离来降低 CPU 压力，并实现更高的速度和容量。内存控制器不直接与 DRAM 通信，而是向 iMB 芯片发送指令，然后缓冲内存执行所有操作。
- 同步动态 RAM (SDRAM)/单数据速率 (SDR)：术语 SDR SDRAM 通常简称为 SDRAM，因为这两类 RAM 是同义词。SDRAM 将操作与底层微处理器的时钟速度同步，从而大幅增加 DIMM 每时钟单位时间可执行指令的容量。尽管异步 DRAM 内存会立即响应 CPU 输入，但 SDRAM 会在执行指令之前等待时钟信号。这种方法称为“流水线”，可支持 SDRAM 在先前指令完全完成（写入）之前接收（读取）新的指令。因此，CPU 可以同时处理重叠的指令，在每个时钟周期执行一次读取和一次写入功能，从而提高整体 CPU 传输速率和性能。
- 双倍数据速率 (DDR)：DDR SDRAM 的功能类似于 SDR SDRAM，但速度是其两倍。DDR SDRAM 每个时钟周期可处理两条读取指令和两条写入指令，并且还可在更低的标准电压下工作：2.5 伏与 3.3 伏。
- 第 2 代双倍数据速率 (DDR2)：作为 DDR SDRAM 的改进型，这类 RAM 也会在每个时钟周期执行两次读取和写入功能，但支持更高的时钟速度，从而实现更快的性能。标准 DDR ROM 模块的最大频率为 200 MHz，而 DDR2 内存可达到 533 MHz，这就是仅需 1.8 伏电压的额外优势。
- 第 3 代双倍数据速率 (DDR3)：DDR3 是 DDR2 的下一代，采用先进的信号处理来提高可靠性、内存容量并降低功耗（1.5 伏）。
- 第 4 代双倍数据速率 (DDR4)：这是对 DDR3 的进一步改进，对信号处理的改进让 DDR4 具备更出色的容量、性能和更低的功耗（1.2 伏），时钟速度高达 1600 MHz。
与 SIMM 相比，双通道 DIMM 架构让双列直插式内存模块的功能超过前代产品一倍。
此外，DIMM 提供了许多当前一代的优势，使得 DIMM 成为大多数现代计算系统的首选解决方案，而此类系统设计所附带的 DIMM 插槽可支持两个、四个、六个或八个单独的 DIMM。DIMM 缓冲区有助于处理 CPU 信号，以减少内存工作负载，而双通道设计则支持跨内存模块传播数据，以快速交错多个请求。对于要求特别苛刻的用例，还可以使用三通道和四通道 DIMM。从个人计算到要求苛刻的数据中心，先进的 DIMM 解决方案均可实现边缘计算。
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