大家早安。最近我在考慮買一台新電腦，淘汰用了數年的Mac Pro。研究記憶體規格時發現最常出現的關鍵字，像是 SSD 512GB、DDR5 32GB、L3 Cache 64MB。這些不同的記憶體究竟扮演什麼角色？為什麼要分層？今天我們就從 SSD、DRAM 到 Cache 的分工談起，接著理解 DDR 的演進、JEDEC 的角色，以及 DIMM、Banks 與容量差異的真正含義。
記憶體階層：速度與容量的取捨
電腦記憶體分層。
電腦的世界，速度和容量從來無法兩全。這也是為什麼我們同時需要 SSD、DRAM 和 Cache。
- SSD（Solid-State Drive）：是電腦的長期儲存，就像一座大圖書館，裡面放著作業系統、軟體、影片、遊戲。容量可以到 TB 等級，但速度相對有限，讀寫延遲在 微秒等級。
- DRAM（Dynamic Random Access Memory）：是電腦的工作記憶體，就像辦公桌。它的延遲只有 奈秒等級，比 SSD 快上千倍。當你打開遊戲，所有模型、貼圖都要先搬到 DRAM，CPU 才能即時處理。但桌面空間有限（常見 16GB 或 32GB），而且斷電就清空。
- Cache：Cache 位於 CPU 內部，是超高速但極小的工作區（幾 MB MB）。就像腦袋裡的短期記憶，專門記住最近最常用的東西，避免 CPU 每次都跑去 DRAM 拿資料。
這三層形成了記憶體金字塔：越靠近 CPU，速度越快但容量越小；越往下，容量越大但速度越慢。
DIMM 模組
我們平常買的記憶體條其實就是 DIMM 模組（Dual Inline Memory Module）。它是一片小型電路板，上面焊著多顆 DRAM 晶片，底部有一排金手指與主機板插槽連接。
- 桌機用 UDIMM：最常見的記憶體條。
- 筆電用 SO-DIMM：體積更小。
- 伺服器用 RDIMM/LRDIMM：加入暫存器或特殊設計，支援更大容量與穩定性。
換句話說，CPU 並不是直接和一顆顆 DRAM 晶片溝通，而是透過這片餐盤式的 DIMM 模組。
DDR 的誕生與演進
早期的 SDRAM，每個時鐘週期只能在上升沿（rising edge）傳一次資料。這裡的「上升沿」指的是方波時鐘訊號從 0 電位跳到 1 電位 的瞬間。電腦的時鐘並不是 sin 波，而是一種接近方波的訊號，邊緣清楚，方便電路判斷這一刻該動作。
MT/s 是實際的資料傳輸速率，不等於 MHz。
工程師後來想到：既然上升沿能用，為什麼下降沿也不能用？於是 DDR（Double Data Rate）就此誕生。它在 上升沿與下降沿各傳一次資料，等於同樣的時鐘頻率下，吞吐量翻倍。可以把它想像成跑步：
- SDRAM 只算右腳踩地的步伐。
- DDR 則是左右腳都算，所以同樣的節奏下，前進速度快了一倍。
隨後，JEDEC 聯盟統合了規格，推出了一系列標準：
- DDR1（1999）：200–400 MT/s（Mega Transfers per second，1 MT/s = 每秒 100 萬次傳輸）
- DDR2（2003）：400–800 MT/s
- DDR3（2007）：800–1600 MT/s
- DDR4（2014）：1600–3200 MT/s
- DDR5（2020）：4800–8400 MT/s（高階模組甚至破萬）
DDR 速度提升的關鍵，不只是頻率變快，還有架構上的優化：
- 時脈提高：每秒更多節拍
- 突發長度（Burst Length）增加：一次搬更多資料。DDR1 是 2，DDR5 已到 16
- 平行化（Banks）增加：更多「倉庫」同時處理資料，減少等待
Banks：記憶體裡的倉庫
在 DRAM 晶片內，所有的電容和電晶體被組織成 Banks。每個 Bank 就像一個巨大的資料倉庫，裡面有成千上萬的儲存格。
- 一次只能打開一個 Row（資料列）來存取。
- 如果要換另一筆資料，必須先關掉這一列，再開新的列，這會耗時間。
- 有了多個 Banks，就能這邊開倉、那邊也開倉，平行處理更多請求。
不同世代的 Banks 數量演進：
- DDR1：4 個 Banks
- DDR2：4–8 個 Banks
- DDR3：8 個 Banks
- DDR4：16 個 Banks（4 個 Bank Groups × 4）
- DDR5：32 個 Banks（8 個 Bank Groups × 4）
JEDEC 聯盟：標準的守門人
JEDEC 負責制定記憶體標準，避免壟斷。
JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）是一個國際半導體標準組織，成員超過 300 家，包括 Intel、Samsung、Micron、SK 海力士、AMD、NVIDIA、台積電等。
它的重要性在 1990 年代被凸顯：當時 Intel 極力推廣 Rambus DRAM（RDRAM），企圖用專利授權壟斷市場。但高昂成本與相容性差讓產業反彈。JEDEC 聯盟集合眾廠推出開放標準 DDR，最終擊敗了 RDRAM。這場「記憶體標準之戰」奠定了 JEDEC 的地位。
32 bits 與容量差異
當我們說32-bit 記憶體通道，意思是一個時鐘週期能搬 32 個 bit（4 Byte） 的資料。以 DDR5-5600 為例：
- 單通道 32-bit = 4 Byte
- 傳輸速率 5600 MT/s
- 頻寬 = 5600 × 10^6 × 4 = 22.4 GB/s
實際上，桌機 DIMM 模組的標準是 64-bit（兩個 32-bit 子通道），所以一條 DDR5-5600 的模組能達到 44.8 GB/s。雙通道再乘二，伺服器甚至可以做到四通道或八通道。
那為什麼同樣 DDR5，有些是 16GB，有些是 64GB？容量差異來自「DRAM大小 × DRAM數量」。
- 單顆 16Gb 晶片 × 8 顆 = 16GB 模組（小寫 b 是 bit，8 bits = 1 Bytes，所以換算成 GB 需要除以 8）。
- 單顆 16Gb 晶片 × 16 顆 = 32GB 模組
- 單顆 32Gb 晶片 × 16 顆 = 64GB 模組
協議一樣，速度相同，但容量決定能放多少資料
一條記憶體公路
SSD 是圖書館，DRAM 是桌面，Cache 是腦袋。DDR 協議則像交通規則，規定車子如何上路、每秒能跑幾趟。32-bit 或 64-bit 通道是車道寬度，Banks 則是分散的倉庫，容量大小則是停車場能容納多少車子。這樣的記憶體階層，確保了 CPU 不會餓死在資料等待的路上。
