
我讀到,有些商用 SSD 的寫入速度最高可達 4GB/s,而目前 DDR4 RAM 的速度可以在 15GB/s 到 25GB/s 之間,這意味著我們離這個目標已經不遠了。事實上,RAM 已經可以用作虛擬驅動器,例如 RAM 磁碟(儘管易失性)。我也知道一般SSD的耐用性不是很好雖然很誇張,但還是不明白底層的機械原因。
那麼 SSD 不能用作 RAM 的原因和差異是什麼,特別是什麼讓 RAM 單元比 NAND 單元如此快速和耐用,以及為什麼(可能相關)RAM 每 GB 成本比 SSD 更高?
謝謝。
答案1
這一切都歸結為潛伏。
DDR4 延遲的測量單位為奈秒。它通常在 20 奈秒以下。
SSD 延遲的測量單位為微秒。最快的 SSD 約為 25μs。
1μs = 1000ns。最快的 SSD 的延遲比 DDR4 長 1000 倍。
更能說明問題的是,RAM 其實是太慢了,所以頂部有 L1 和 L2 快取。每次存取 DRAM 時,您都會浪費大約 100 個週期等待資料獲取,因此使用 CPU 快取將頻繁存取的資料的週期減少到 <10 個週期。想像等待 100,000 個週期......
另一個相關因素是隨機的訪問次數。您引用的是 4GB/s — 這是連續速度。使用隨機讀取時,您會看到大約 50MB/s,而隨機寫入可能會達到 150MB/s。 RAM 的讀取次數遠多於寫入次數。
與 DRAM 相比,SSD 針對高吞吐量進行了最佳化,而不是每秒進行大量操作。另一個例子是,SSD 上的擦除區塊非常大,這意味著重寫許多小塊的成本很高。
那裡是彌合差距的技術。3D X點,由英特爾品牌命名的 Optane,比 NAND (SSD) 更快,比 DRAM 更便宜。
答案2
SSD 與 RAM:使用 SSD 作為記憶體的成本/耐用性差異和限制是什麼?
成本、耐用性和效能(例如延遲)的比較實際上是無關緊要的,因為您根本無法使用 SSD 作為(主)記憶體或 RAM。一個重要的區別是 RAM 是位元組和/或單字可尋址。 SSD 或 HDD 等大容量儲存設備是只能扇區尋址的區塊設備。
您無法從區塊設備讀取或寫入一個位元組或字。為了從區塊設備執行讀取或寫入操作,必須讀取或寫入整個(實體)區塊(也稱為扇區)。您需要 RAM 來緩衝 CPU 和大容量儲存裝置之間的區塊。
底線:你不能簡單地用塊設備替換 RAM。
如果您嘗試透過將程式碼和資料複製到 SSD/HDD 或從 SSD/HDD 複製程式碼和資料來擴展用於主記憶體的現有 RAM 量,那麼您實際上是在使用虛擬記憶體(並且您需要一個記憶體管理單元)。
附錄
比較效能(例如延遲、吞吐量、等等)在 RAM 技術與 SSD 技術之間回答以下問題《為什麼SSD不能當RAM使用》被誤導了,因為它無關緊要。大容量儲存區塊裝置不相容於作為 RAM 的替代品作為主記憶體。
在我看來,這就像問“我需要吃多少披薩才能保持水分?”,答案引用了不同披薩配料的含水量。但正確而簡單的答案是披薩不能取代飲用水。
同樣,SSD(有區塊介面)也不能取代電腦中的 RAM。換句話說,正確的答案是基於電腦體系結構概念,而不是比較效能數字。
與 NAND 單元相比,RAM 單元為何如此快速且耐用,
您正在嘗試將蘋果與橙子進行比較。
RAM(隨機存取記憶體)是記憶體的功能分類。此縮寫詞並未指定特定技術,即主記憶體的 RAM 通常是現代 PC 中的 SDRAM 的一種。較舊的電腦使用鐵氧體磁芯作為 RAM。
出於經濟原因,通常更快的速度意味著更少的容量,而更慢的速度意味著更多的容量。一般電腦將使用 SDRAM 作為主記憶體(通常簡稱為 RAM),並使用 SRAM 作為 CPU 快取。與 SDRAM 相比,SRAM 確實昂貴,但速度也快得多。看為什麼 SRAM 比 DRAM 快?了解為什麼 SRAM 比 SDRAM 更快的資訊。對於嵌入式裝置或其他類型的電腦(例如克雷X-MP。
NAND 是快閃記憶體技術。請注意,NAND 快閃記憶體(晶片級)通常必須作為區塊裝置存取。
為什麼 (...) RAM 每 GB 的成本比 SSD 更高?
同樣的蘋果與橘子的比較。供需關係(由性能驅動)對定價有巨大影響。另外,製造流程不同也會產生影響。您不能只使用 SDRAM 晶片並將它們放入 SSD 中然後就到此為止。
例如 RAM 磁碟(儘管易失性)。
RAM 是縮寫隨機存取記憶體。沒有關於波動性的假設或特徵。事實上,如果你還記得的話,直到 20 世紀 80 年代的電腦(但不是個人電腦)都使用(非揮發性)鐵氧體磁芯記憶體。電池供電的靜態 RAM 是實現非揮發性(主)記憶體的另一種方法。即使在今天,一些設備(例如 RAID 卡)實際上也需要這種機制。
正是(現在普遍)使用(同步)動態 RAM 作為主記憶體及其揮發性屬性,導致了 RAM 和揮發性的(常見但)錯誤關聯。
- RAM(通常)由(同步)動態RAM 實作。
- (S)DRAM 具有易失性。
- 因此 RAM 是易失性的。不正確的(如果不是錯誤的)三段論!
答案3
電腦資料儲存一直是多層次的。傳統上它看起來像這樣,從最快到最慢,從最小容量到最大容量,從最大每個位元組成本到最低每位元組成本。
- CPU暫存器記憶體
- L1高速緩衝記憶體
- L2..L4 高速緩存
- 系統記憶體
- 磁碟(包括SSD)
- 可移動磁碟
- 磁帶
並非所有系統都具有所有這些等級。第一個系統只有 CPU 暫存器和磁帶。當今的系統通常沒有磁帶,但磁帶仍然存在並且運作良好,它並沒有消失!
更詳細地說,CPU 暫存器記憶體和 L1 快取通常是 SRAM,它耗電且體積大,但速度非常快。後續的高速緩衝記憶體距離CPU越來越遠,開銷也越來越大,可能與其他CPU核心共享,因此速度更慢。系統記憶體也更慢。系統記憶體目前是DRAM。
通常,從一個級別到下一個級別的速度差異約為 4-10 倍,因此您說 15G/s ram 與 4G/s SSD“接近”是不正確的,這是一個巨大的差異,對於從一個級別到下一個等級的速度差異。
未來的技術即將到來,這將改變這種情況。下一個有前途的技術是 MRAM,它每位元使用的電晶體比 SRAM 少,幾乎與 SRAM 一樣快,並且比 DRAM 快得多。額外的一點是,它是非揮發性的,因此非揮發性記憶體速度較慢的說法不再正確。問題是 MRAM 尚未成熟,儘管它使用的電晶體比 SRAM 少,但它仍然較大,因為它還沒有縮小到足夠的程度。
實際上,早期的「快速」記憶體之一是核心記憶體,它也是非揮發性的,因此這並不是第一次將非揮發性記憶體用作主記憶體。