SSD против RAM: какова разница в стоимости / долговечности и ограничение использования SSD в качестве памяти?

Я читал, что некоторые имеющиеся в продаже твердотельные накопители способны достигать максимальной скорости записи 4 ГБ / с, в то время как текущая скорость DDR4 Ram может составлять от 15 до 25 ГБ / с, что означает, что мы не за горами. Фактически ОЗУ уже можно использовать в качестве виртуального диска, например, в качестве ОЗУ (хотя оно и энергозависимо). Я также знаю, что общая стойкость SSD невелика, хотя и сильно преувеличена, но я все еще не понимаю основополагающих механических причин.

Итак, каковы причины и различия, почему 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) стоимость ОЗУ на ГБ выше, чем у SSD?

Благодарю.

— yazze
источник

Это разница между энергозависимой и энергонезависимой памятью. Энергонезависимая память работает медленнее, и электронике очень «тяжело» «сжечь» (мой высокотехнологичный термин) данные. Энергозависимая память намного быстрее, и она не разрушительна, когда вы пишете в нее. Затраты просто связаны с технологиями производства, я уверен.

— Appleoddity

@DavidPostill - этот вопрос имеет основанный на фактах ответ; Я предоставил один. Тот факт, что этот вопрос также порождает неправильные мнения и догадки, означает, что вам придется контролировать множество других подобных вопросов. Это второй вопрос такого типа, который я видел за два дня. Технический ответ (такой как мой) должен положить этот вопрос на отдых. Существует техническая причина, по которой вы не можете даже экспериментально засорить SSD или HHD в качестве ОЗУ, даже если вы готовы терпеть более медленную скорость «диска»: квадратный колышек не помещается в круглое отверстие.

— опилки

@ Опилки Справедливо достаточно. Возобновлено.

— DavidPostill

Я не вижу, как почти в три-шесть раз скорость была бы "не за горами" по сравнению.

— Сет

Ответы:

Все сводится к латентности .

Задержки DDR4 измеряются в наносекундах . Обычно это где-то под 20 нс.

Задержки SSD измеряются в микросекундах . Самые быстрые твердотельные накопители находятся в районе 25 мкс.

1 мкс = 1000 нс Ваш самый быстрый SSD имеет задержку в 1000 раз больше, чем DDR4.

Еще более показателен тот факт, что ОЗУ на самом деле слишком медленная , поэтому сверху располагаются кэш-памяти L1 и L2. Каждый раз, когда вы нажимаете DRAM, вы тратите около 100 циклов в ожидании извлечения данных - поэтому кэш-память на ЦП используется для уменьшения этого значения до <10 циклов для часто используемых данных. Представьте, что вы ждете 100 000 циклов ...

Другим связанным фактором является время произвольного доступа. Вы указываете 4 ГБ / с - это последовательные скорости. При случайном чтении вы видите что-то более похожее на 50 МБ / с, в то время как случайная запись может достигать 150 МБ / с. И ОЗУ читается намного больше, чем написано.

По сравнению с DRAM твердотельные накопители оптимизированы для обеспечения высокой пропускной способности, а не большого числа операций в секунду. В качестве другого примера, блоки стирания на твердотельных накопителях довольно большие, что означает, что перезапись множества маленьких кусков обходится дорого.

Там являются технологии, ликвидация разрыва. 3D XPoint , фирменный Optane от Intel, работает быстрее, чем NAND (SSD), и дешевле, чем DRAM.

— боб
источник

Стоит отметить, что обычно (сегодня) сводится к скорости против емкости. Именно поэтому у нас есть доступные модули DDR4 объемом 128 ГБ, но мы боремся с большими доступными емкостями SSD. В конце концов будет разработан стандарт, объединяющий преимущества DDR в производительности и скорости NAND по доступной цене

— Ramhound

«Все сводится к латентности». - Предположим, я готов принять штраф за задержку, добавив столько, wait statesсколько необходимо. Тогда как заменить память на SSD?

— опилки

@sawdust Если вы говорите о существующей технологии, конечно, нет - например, x86-совместимая с ПК платформа более или менее требует DRAM (а в современном контексте доступ к диску в любом случае проходит через DMA). Но если вы строили систему с нуля, вам не помешает использовать другую технологию памяти. Мой ответ здесь состоит не в том, чтобы сказать, почему твердотельные накопители могут или не могут заменить ОЗУ, а скорее в том, что нет смысла даже пытаться - потому что предпосылка в вопросе, что скорости NAND приближаются к DRAM, неверна и смотрит на неправильные числа.

— Боб

Тем не менее, вы делаете хорошее замечание, что NAND не адресуется байтом - еще один аргумент против этого. Любой интерфейс, который пытается скрыть эту разницу, будет иметь огромные потери производительности.

— Боб

Тем не менее, я только что понял, что в основном пренебрегал тем, что эти значения задержки относятся только к твердотельным накопителям на реальных машинах (через интерфейсы с более высокой задержкой) и не обязательно указывают на выделенное устройство памяти на основе NAND. Что ... означает, что этот ответ может быть неправильным. Я рассмотрю это через несколько часов; сейчас немного занят.

— Боб

SSD против RAM: какова разница в стоимости / долговечности и ограничение использования SSD в качестве памяти?

Стоимость, долговечность и производительность, например, задержка, сравнение на самом деле не имеют значения, поскольку вы просто не можете использовать SSD в качестве (основной) памяти или ОЗУ. Одним из важных отличий является то, что ОЗУ адресуется в байтах и / или словах . Устройства массовой памяти, такие как SSD или HDD, являются блочными устройствами, которые могут адресоваться только по секторам.

Вы не можете читать или записывать только один байт или слово с / на блочное устройство. Чтобы выполнить операцию чтения или записи с / на блочное устройство, весь (физический) блок (или сектор) должен быть прочитан или записан. Вам нужна оперативная память для буферизации блока между процессором и запоминающим устройством.

Итог: вы не можете просто заменить оперативную память блочным устройством.

Если вы попытаетесь расширить существующий объем ОЗУ, используемый для основной памяти, путем копирования кода и данных на / с SSD / HDD, то вы, по сути, используете виртуальную память (и вам потребуется модуль управления памятью).

ДОПОЛНЕНИЕ

Сравнение производительности (например, задержки, пропускной способности и т. Д. ) Между технологией ОЗУ и технологией SSD для ответа на вопрос «почему SSD нельзя использовать в качестве ОЗУ» ошибочно, поскольку не имеет значения. Блочное запоминающее устройство несовместимо в качестве замены оперативной памяти в качестве основной памяти.

IMO - это все равно, что спросить «сколько пиццы мне нужно есть, чтобы избежать обезвоживания?», А в ответах указано содержание воды в разных 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 RAM в компьютере. Другими словами, правильный ответ основан на концепциях компьютерной архитектуры, а не на сравнении показателей производительности.

что делает ячейки оперативной памяти такими быстрыми и долговечными по сравнению с ячейками NAND,

Вы пытаетесь сравнить яблоки с апельсинами.

RAM (Random Access Memory) - это функциональная классификация памяти. Аббревиатура не определяет технологию, т.е. ОЗУ для основной памяти обычно является типом SDRAM в современном ПК. Старые компьютеры использовали ферритовые ядра для оперативной памяти.

По экономическим причинам, как правило, более высокая скорость означает меньшую емкость, а более медленные - большую емкость. Ваш средний компьютер будет иметь SDRAM для основной памяти (обычно сокращается до ОЗУ) и SRAM для кэшей ЦП. SRAM действительно дорогой по сравнению с SDRAM, но и намного быстрее. Посмотрите, почему SRAM быстрее, чем DRAM? для получения информации о том, почему SRAM быстрее, чем SDRAM. Есть также исключения из этого для встраиваемых устройств или других типов компьютеров, таких как Cray X-MP .

NAND - это технология для флеш-памяти. Обратите внимание, что флэш-память NAND (на уровне чипа) обычно должна использоваться как блочное устройство.

почему (...) ОЗУ стоит больше на ГБ, чем SSD?

То же самое сравнение яблок и апельсинов. Предложение против спроса (которое определяется производительностью) оказывает огромное влияние на ценообразование. Кроме того, производственные процессы отличаются, что также оказывает влияние. Вы не можете просто использовать свои чипы SDRAM и поместить их в SSD и назвать это день.

например, RAM-диск (хотя и энергозависимый).

RAM - это аббревиатура от оперативной памяти . Нет никаких предположений или характеристик о волатильности. Фактически, если вы достаточно взрослые, чтобы помнить, компьютеры (но не ПК) до 1980-х годов использовали (энергонезависимую) память с ферритовыми сердечниками. Статическое ОЗУ с батарейным питанием - это еще один способ реализовать (основную) энергонезависимую память. Некоторые устройства, такие как карты RAID, действительно нуждаются в таких механизмах даже сегодня.

Именно (в настоящее время распространенное) использование (синхронной) динамической ОЗУ для основной памяти и ее атрибута волатильности приводит к (общей, но) ошибочной связи ОЗУ и волатильности.

ОЗУ (обычно) реализуется (синхронным) динамическим ОЗУ.
(S) DRAM является летучим.
Поэтому оперативная память нестабильна. Неправильный (если не ошибочный) силлогизм!

— опилки
источник

@ Seth «ОЗУ также необходимо прочитать целый блок данных» - это не так для всей ОЗУ. Видимо, вы думаете о модулях памяти, предназначенных для повышения производительности. Это не обязательный дизайн для всей оперативной памяти. Я работаю с ARM SoC, которые подключаются к микросхемам DRAM с 32-битным трактом передачи данных, то есть с классической компьютерной архитектурой. "Кэш и регистры ..." - они не являются частью или не используются для основной памяти. RAM в этом контексте является синонимом основной памяти компьютера. Ваше последнее предложение имеет плохую грамматику и не имеет смысла.

— опилки

@Seth - Вы путаете внутренние детали подсистемы памяти с периферийным интерфейсом. Это яблоки и апельсины. «... просто чтобы пропустить D сразу после». - Ты не имеешь смысла. DRAM, SDRAM и SRAM относятся к фактическим технологиям памяти, которые имеют определенные электрические характеристики, тогда как RAM - это просто функциональная характеристика. «SRAM не используется для основной памяти» - неправильно. Я использовал это на промышленных SBC. Была материнская плата для ПК с SRAM для основной памяти; IIRC сделал обложку журнала BYTE еще в тот же день.

— опилки

Да, но 128 ГБ SRAM было бы слишком дорого для большинства людей / организаций. Даже 128 ГБ ecc ddr4 3200 (не является официальной спецификацией jdec, но такие модули существуют) является чрезмерно дорогим для большинства людей. Производители оперативной памяти вступают в сговор (вероятно, молчаливый сговор, так что удачи, доказывающего это + это технически законно, даже если это не должно быть), чтобы поддерживать цены на память искусственно высокими. 32 ГБ ddr3 стоили ~ 100 евро в 2015 году. К настоящему времени это должно быть ценой 128 ГБ ecc ddr4 3200. Какова реальная цена? Я боюсь проверять, так как пока не хочу сердечного приступа.

— orange_juice6000