
Я читал, что некоторые коммерчески доступные SSD способны на скорость записи 4 ГБ/с, в то время как текущая скорость DDR4 Ram может быть между 15 ГБ/с и 25 ГБ/с, то есть мы не так уж далеки от истины. Фактически, RAM уже можно использовать как виртуальный диск, например, RAM disk (хотя и энергозависимый). Я также знаю, что общая долговечность SSD невелика, хотя и сильно преувеличена, но все еще не понимаю скрытых механических причин.
Так в чем же причины и различия, по которым SSD нельзя использовать в качестве ОЗУ, особенно то, что делает ячейки ОЗУ такими быстрыми и долговечными по сравнению с ячейками NAND, а также почему (вероятно, это связано) ОЗУ стоит дороже за ГБ, чем SSD?
Спасибо.
решение1
Все сводится к тому,задержка.
Задержки DDR4 измеряются внаносекунды. Обычно это где-то менее 20 нс.
Задержки SSD измеряются вмикросекунды. Самые быстрые SSD-накопители имеют скорость в районе 25 мкс.
1 мкс = 1000 нс. У вашего самого быстрого SSD задержка в 1000 раз больше, чем у DDR4.
Еще более показательно то, что оперативная память на самом делеслишком медленно, поэтому сверху есть кэш L1 и L2. Каждый раз, когда вы обращаетесь к DRAM, вы тратите около 100 циклов в ожидании выборки данных — поэтому кэш на ЦП используется для сокращения этого времени до <10 циклов для часто используемых данных. Представьте себе ожидание 100 000 циклов вместо этого...
Другим связанным фактором являетсяслучайныйВремя доступа. Вы называете 4 ГБ/с — это последовательные скорости. При случайном чтении вы видите что-то вроде 50 МБ/с, а при случайной записи максимум может составить 150 МБ/с. А оперативная память читается гораздо чаще, чем пишется.
По сравнению с DRAM, SSD оптимизированы для высокой пропускной способности, а не для большого количества операций в секунду. В качестве другого примера, блоки стирания на SSD довольно большие, что означает, что перезапись множества небольших фрагментов обходится дорого.
ТамявляютсяТехнологии, которые устраняют этот разрыв.3D XPoint, бренд Optane от Intel, быстрее, чем NAND (SSD) и дешевле, чем DRAM.
решение2
SSD и ОЗУ: какова разница в стоимости/долговечности и ограничения по использованию SSD в качестве памяти?
Сравнение стоимости, долговечности и производительности, например, задержки, на самом деле не имеет значения, поскольку вы просто не можете использовать SSD в качестве (основной) памяти или ОЗУ. Одно важное отличие заключается в том, что ОЗУ — это байт и/илисловоадресуемый. Устройства массового хранения данных, такие как SSD или HDD, являются блочными устройствами, которые адресуются только по секторам.
Вы не можете прочитать или записать только один байт или слово с/на блочное устройство. Для выполнения операции чтения или записи с/на блочное устройство необходимо прочитать или записать целый (физический) блок (т. е. сектор). Вам нужна оперативная память для буферизации блока между ЦП и запоминающим устройством.
Итог: нельзя просто заменить оперативную память блочным устройством.
Если вы пытаетесь расширить существующий объем оперативной памяти, используемой в качестве основной памяти, путем копирования кода и данных на/с SSD/HDD, то вы по сути используетевиртуальная память(и вам понадобится блок управления памятью).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Сравнение производительности (например, задержки, пропускной способности,и так далее) между технологией RAM и технологией SSD, чтобы ответить на вопрос о«почему SSD нельзя использовать как ОЗУ»ошибочно, потому что это не имеет значения. Устройство массового хранения данных несовместимо в качестве замены оперативной памяти в качестве основной памяти.
На мой взгляд, это как спросить: «Сколько пиццы мне нужно съесть, чтобы избежать обезвоживания?», а в ответах будет указано содержание воды в различных начинках для пиццы. Но правильный и простой ответ заключается в том, что пицца не является заменой питьевой воды.
Точно так же SSD (с его блочным интерфейсом) не является заменой оперативной памяти в компьютере. Другими словами, правильный ответ основан на концепциях архитектуры компьютера, а не на сравнении показателей производительности.
что делает ячейки RAM такими быстрыми и долговечными по сравнению с ячейками NAND,
Вы пытаетесь сравнить яблоки с апельсинами.
RAM (Random Access Memory) — функциональная классификация памяти. Аббревиатура не указывает на технологию, то есть RAM для основной памяти обычно является типом SDRAM в современных ПК. В старых компьютерах для RAM использовались ферритовые сердечники.
По экономическим причинам обычно более высокая скорость означает меньшую емкость, а более низкая скорость означает большую емкость. Ваш среднестатистический компьютер будет иметь SDRAM для основной памяти (обычно сокращенно просто RAM) и SRAM для кэшей ЦП. SRAM действительно дороже по сравнению с SDRAM, но и намного быстрее. СмотритеПочему SRAM быстрее DRAM?для информации о том, почему SRAM быстрее, чем SDRAM. Существуют также исключения для встроенных устройств или других типов компьютеров, таких какКрэй X-MP.
NAND — это технология флэш-памяти. Обратите внимание, что к флэш-памяти NAND (на уровне чипа) обычно требуется доступ как к блочному устройству.
почему (...) оперативная память стоит дороже за ГБ, чем SSD?
Сравнение яблок с апельсинами. Предложение против спроса (который обусловлен производительностью) оказывает огромное влияние на ценообразование. Кроме того, производственные процессы отличаются, что также оказывает влияние. Вы не можете просто использовать ваши чипы SDRAM, вставить их в SSD и считать, что на этом все.
например, RAM-диск (хотя и энергозависимый).
RAM — это аббревиатура отОперативная память. Нет никаких предположений или характеристик относительно энергозависимости. Фактически, если вы достаточно стары, чтобы помнить, компьютеры (но не ПК) до 1980-х годов использовали (энергонезависимую) память на ферритовых сердечниках. Статическая оперативная память с батарейным питанием — это еще один способ реализации (основной) энергонезависимой памяти. Некоторые устройства, такие как карты RAID, на самом деле нуждаются в таких механизмах даже сегодня.
Именно (теперь распространённое) использование (синхронной) динамической оперативной памяти в качестве основной памяти и её свойства энергозависимости приводит к (распространённой, но) ошибочной ассоциации оперативной памяти и энергозависимости.
- Оперативная память (обычно) реализуется посредством (синхронной) динамической оперативной памяти.
- (S)DRAM является энергозависимой.
- Следовательно, ОЗУ энергозависимо. Неправильный (если не ошибочный) силлогизм!
решение3
Хранение компьютерных данных всегда было многоуровневым. Традиционно это выглядит так: от самого быстрого к самому медленному, от наименьшей емкости к наибольшей емкости и от наибольшей стоимости за байт к наименьшей стоимости за байт.
- Регистровая память ЦП
- Кэш-память L1
- Кэш-память L2..L4
- Системная память
- Диск (включая SSD)
- Съемный диск
- Лента
Не все системы имеют все эти уровни. Первые системы имели только регистры ЦП и ленту. Сегодняшние системы обычно не имеют ленты, но лента все еще жива и здорова, она не исчезла!
Если говорить немного подробнее, то регистровая память ЦП и кэш L1 обычно представляют собой SRAM, которая потребляет много энергии и громоздка, но очень быстра. Последующие кэш-памяти все дальше и дальше от ЦП с большими накладными расходами и могут совместно использоваться с другими ядрами ЦП, и поэтому они медленнее. Системная память также медленнее. Системная память в настоящее время представляет собой DRAM.
Обычно разница в скорости от одного уровня к другому составляет около 4-10 раз, поэтому утверждение, что оперативная память 15 Гбит/с и твердотельный накопитель 4 Гбит/с «близки», неверно. Это огромная разница, и она типична для разницы в скорости от одного уровня к другому.
Будущие технологии изменят эту картину. Следующая многообещающая технология — MRAM, которая использует меньше транзисторов на бит, чем SRAM, почти такая же быстрая, как SRAM, и намного быстрее, чем DRAM. И просто для дополнительного поворота, она энергонезависимая, так что больше не верно, что энергонезависимая память медленнее. Загвоздка в том, что MRAM еще не созрела, и хотя она использует меньше транзисторов, чем SRAM, она все еще больше, потому что ее еще недостаточно уменьшили.
На самом деле, одним из первых «быстрых» типов памяти была оперативная память, которая также является энергонезависимой, так что это не первый случай использования энергонезависимой памяти в качестве основной памяти.