Ich habe gelesen, dass einige im Handel erhältliche SSDs Schreibgeschwindigkeiten von maximal 4 GB/s erreichen, während die aktuelle DDR4-RAM-Geschwindigkeit zwischen 15 GB/s und 25 GB/s liegen kann. Wir sind also nicht weit davon entfernt. Tatsächlich kann RAM bereits als virtuelles Laufwerk verwendet werden, beispielsweise als RAM-Disk (wenn auch flüchtig). Ich weiß auch, dass die allgemeine Haltbarkeit von SSDs nicht großartig ist, obwohl das stark übertrieben ist, aber ich verstehe die zugrunde liegenden mechanischen Gründe immer noch nicht.
Was sind also die Gründe und Unterschiede, warum SSDs nicht als RAM verwendet werden können, insbesondere was macht RAM-Zellen im Vergleich zu NAND-Zellen so schnell und langlebig und auch warum (wahrscheinlich hängt das damit zusammen) kostet RAM pro GB mehr als SSD?
Danke.
Antwort1
Es läuft alles darauf hinausLatenz.
DDR4-Latenzen werden gemessen inNanosekunden. Normalerweise liegt es irgendwo unter 20 ns.
SSD-Latenzen werden gemessen inMikrosekundenDie schnellsten SSDs liegen im Bereich von 25µs.
1 μs = 1000 ns. Ihre schnellste SSD hat eine 1000-mal längere Latenz als DDR4.
Noch aufschlussreicher ist die Tatsache, dass RAMzu langsam, also gibt es obendrauf noch L1- und L2-Cache. Jedes Mal, wenn Sie DRAM verwenden, verschwenden Sie etwa 100 Zyklen mit dem Warten auf den Datenabruf – daher wird der On-CPU-Cache verwendet, um dies für häufig abgerufene Daten auf <10 Zyklen zu reduzieren. Stellen Sie sich vor, Sie warten stattdessen 100.000 Zyklen …
Ein weiterer, damit verbundener Faktor istzufälligZugriffszeiten. Sie geben 4 GB/s an – das sind sequentielle Geschwindigkeiten. Beim wahlfreien Lesen sind es eher 50 MB/s, während beim wahlfreien Schreiben maximal 150 MB/s erreicht werden. Und RAM wird viel häufiger gelesen als beschrieben.
Im Vergleich zu DRAM sind SSDs für hohen Durchsatz optimiert, nicht für eine hohe Anzahl von Operationen pro Sekunde. Ein weiteres Beispiel: Löschblöcke auf SSDs sind ziemlich groß, was bedeutet, dass das Neuschreiben vieler kleiner Blöcke teuer ist.
DortSindTechnologien, die die Lücke schließen.3D XPoint, von Intel als Optane bezeichnet, ist schneller als NAND (SSDs) und billiger als DRAM.
Antwort2
SSD vs. RAM: Worin liegen die Kosten-/Haltbarkeitsunterschiede und welche Einschränkungen gibt es bei der Verwendung von SSD als Speicher?
Die Vergleiche zwischen Kosten, Haltbarkeit und Leistung, z. B. Latenz, sind eigentlich irrelevant, da Sie eine SSD einfach nicht als (Haupt-)Speicher oder RAM verwenden können. Ein wichtiger Unterschied besteht darin, dass RAM Byte- und/oderWortadressierbar. Massenspeichergeräte wie SSD oder HDD sind Blockgeräte, die nur sektoradressierbar sind.
Sie können nicht nur ein Byte oder Wort von/auf ein Blockgerät lesen oder schreiben. Um einen Lese- oder Schreibvorgang von/auf ein Blockgerät durchzuführen, muss ein ganzer (physischer) Block (auch Sektor genannt) gelesen oder geschrieben werden. Sie benötigen RAM, um den Block zwischen der CPU und dem Massenspeichergerät zu puffern.
Fazit: Sie können RAM nicht einfach durch ein Blockgerät ersetzen.
Wenn Sie versuchen, die vorhandene RAM-Menge, die für den Hauptspeicher verwendet wird, durch das Kopieren von Code und Daten auf/von einer SSD/HDD zu erweitern, dann verwenden Sie im Wesentlichenvirtueller Speicher(und Sie benötigen eine Memory Management Unit).
NACHTRAG
Vergleich der Leistung (z. B. Latenz, Durchsatz,und so weiter) zwischen RAM-Technologie und SSD-Technologie, um die Frage zu beantworten,„Warum SSDs nicht als RAM verwendet werden können“ist fehlgeleitet, weil irrelevant. Ein Massenspeicherblockgerät ist als Ersatz für RAM als Hauptspeicher inkompatibel.
Meiner Meinung nach ist das so, als würde man fragen: „Wie viel Pizza muss ich essen, um hydriert zu bleiben?“ und die Antworten beziehen sich auf den Wassergehalt verschiedener Pizzabeläge. Aber die richtige und einfache Antwort ist, dass Pizza kein Ersatz für Trinkwasser ist.
Ebenso ist eine SSD (mit ihrer Blockschnittstelle) kein Ersatz für RAM in einem Computer. Mit anderen Worten: Die richtige Antwort basiert auf Computerarchitekturkonzepten und nicht auf einem Vergleich von Leistungszahlen.
Was macht RAM-Zellen im Vergleich zu NAND-Zellen so schnell und langlebig?
Sie versuchen, Äpfel mit Birnen zu vergleichen.
RAM (Random Access Memory) ist eine funktionale Klassifizierung von Speicher. Das Akronym gibt keine Technologie an, d. h. RAM für Hauptspeicher ist in einem modernen PC normalerweise ein Typ SDRAM. Ältere Computer verwendeten Ferritkerne für RAM.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es üblich, dass höhere Geschwindigkeiten weniger Kapazität und niedrigere Geschwindigkeiten mehr Kapazität bedeuten. Ihr durchschnittlicher Computer hat SDRAM als Hauptspeicher (normalerweise abgekürzt als RAM) und SRAM als CPU-Cache. SRAM ist im Vergleich zu SDRAM sehr teuer, aber auch viel schneller. SieheWarum ist SRAM schneller als DRAM?für Informationen, warum SRAM schneller ist als SDRAM. Es gibt auch Ausnahmen hiervon für eingebettete Geräte oder andere Arten von Computern wie denCray X-MP.
NAND ist eine Technologie für Flash-Speicher. Beachten Sie, dass auf NAND-Flash (auf Chipebene) normalerweise als Blockgerät zugegriffen werden muss.
warum (...) kostet RAM pro GB mehr als SSD?
Vergleichen Sie Äpfel mit Birnen. Angebot und Nachfrage (die von der Leistung bestimmt wird) haben einen großen Einfluss auf die Preisgestaltung. Darüber hinaus sind die Herstellungsprozesse unterschiedlich, was ebenfalls Auswirkungen hat. Sie können nicht einfach Ihre SDRAM-Chips verwenden, sie in eine SSD einbauen und fertig.
beispielsweise eine RAM-Disk (allerdings flüchtig).
RAM ist die Abkürzung fürArbeitsspeicher. Es gibt keine Annahme oder Charakterisierung bezüglich der Flüchtigkeit. Tatsächlich verwendeten Computer (aber keine PCs) bis in die 1980er Jahre (nichtflüchtigen) Ferritkernspeicher, falls Sie alt genug sind, um sich zu erinnern. Batteriegestützter statischer RAM ist eine weitere Möglichkeit, (Haupt-)Speicher zu implementieren, der nichtflüchtig ist. Einige Geräte wie RAID-Karten benötigen solche Mechanismen sogar heute noch.
Es ist die (heute vorherrschende) Verwendung von (synchronem) dynamischem RAM für den Hauptspeicher und seine Eigenschaft der Volatilität, die zu der (üblichen, aber) fehlerhaften Verbindung von RAM und Volatilität führt.
- RAM wird (üblicherweise) durch (synchrones) dynamisches RAM implementiert.
- (S)DRAM ist flüchtig.
- Daher ist RAM flüchtig. Unsachgemäßer (wenn nicht fehlerhafter) Syllogismus!
Antwort3
Die Datenspeicherung in Computern erfolgte schon immer mehrstufig. Traditionell sieht es so aus: vom schnellsten zum langsamsten, von der kleinsten zur größten Kapazität und von den größten Kosten pro Byte zu den niedrigsten Kosten pro Byte.
- CPU-Registerspeicher
- L1-Cache-Speicher
- L2..L4-Cache-Speicher
- Systemspeicher
- Festplatte (einschließlich SSD)
- Wechseldatenträger
- Band
Nicht alle Systeme verfügen über alle diese Ebenen. Die ersten Systeme hatten nur CPU-Register und Bänder. Heutige Systeme verfügen normalerweise nicht über Bänder, aber Bänder sind noch immer lebendig und gesund, sie sind nicht verschwunden!
Um es etwas genauer zu beschreiben: CPU-Registerspeicher und L1-Cache sind normalerweise SRAM, die viel Strom verbrauchen und viel Platz beanspruchen, aber sehr schnell sind. Nachfolgende Cache-Speicher sind immer weiter von der CPU entfernt, haben mehr Overhead und können mit anderen CPU-Kernen geteilt werden, sind also langsamer. Der Systemspeicher ist zusätzlich langsamer. Der Systemspeicher ist derzeit DRAM.
Normalerweise betragen die Geschwindigkeitsunterschiede von einer Ebene zur nächsten etwa das 4- bis 10-Fache. Ihre Aussage, dass 15 G/s RAM und 4 G/s SSD „nahe beieinander“ liegen, ist also nicht korrekt. Der Unterschied ist enorm und typisch für den Geschwindigkeitsunterschied zwischen einer Ebene.
Zukünftige Technologien werden dieses Bild ändern. Die nächste vielversprechende Technologie ist MRAM, das weniger Transistoren pro Bit als SRAM verwendet, fast so schnell wie SRAM und viel schneller als DRAM ist. Und als zusätzliche Besonderheit ist es nichtflüchtig, sodass die Behauptung, nichtflüchtiger Speicher sei langsamer, nicht mehr zutrifft. Der Haken ist, dass MRAM noch nicht ausgereift ist und obwohl es weniger Transistoren als SRAM verwendet, ist es immer noch größer, weil es noch nicht ausreichend verkleinert wurde.
Tatsächlich war einer der ersten „schnellen“ Speicher der Kernspeicher, der ebenfalls nichtflüchtig ist. Dies ist also nicht das erste Mal, dass nichtflüchtiger Speicher als Primärspeicher verwendet wird.