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  1. SSD性能足够强悍的时候,比如5Gb/s,内存还有存在的必要性吗?

SSD性能足够强悍的时候,比如5Gb/s,内存还有存在的必要性吗?

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目前我们市面上看到的最快的固态硬盘SSD速度在3.5GB/s左右,比如三星的M.2 PCIe NVMe SSD 960 Pro。

即使达到题主说的5GB/s(题主说的5Gb/s中的b应该大写,才是指Byte, 不然只是指bit),也无法赶上内存的速度,如下表所示。目前DDR4的速度已经达到了几十GB/s了。所以,单就速度这方面,固态硬盘SSD仍需要很长很久的时间来追赶

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我们目前用的电脑大多数系统(比如linux, windows等),仍然***用的是冯诺依曼结构,如下图。在冯诺依曼架构中,存储器主要分为两类,一类是内存储器,也就是内存;另外一类是外存储器,即硬盘,包括光盘,U盘,机械硬盘,固态硬盘等等。

在冯诺依曼计算机架构中,内存之所以重要,就是为了弥补外存储器与CPU(中央处理器)之间的延迟差距。中央处理器内部有寄存器,速度在皮秒(ps, 1ps=10^-12s)级别。内存速度级别在纳秒(ns,1ns=10^-9s), 而固态硬盘的速度级别至少在几十微秒(us, 1us=10^-6s), 机械硬盘的速度级别更是在毫秒(ms,1ms=10^-3s)。

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我们乐观一点,***设固态硬盘的速度可以到内存级别,并且离CPU(中央处理器)很近。那么,也许在未来某一天固态硬盘可能会取代内存。不过,我觉得这个可能只能是也许。

首先,目前计算机架构依然大多***用冯诺依曼架构。如果固态硬盘取代内存,把内存从系统架构中剔除,那么,我们现在所用的系统架构就需要重新设计,这个成本预计会很大。但也不是不能实现。

其次,固态硬盘存在寿命问题。我们知道固态硬盘的存储介质是NAND闪存,NAND闪存有一定寿命(P/E Cycle). 随着擦写次数的增加,NAND闪存的氧化层会变得越来越薄,最终NAND闪存失效,无法进行存储数据。而内存不一样,不用像固态硬盘那样顾虑寿命问题。内存就类似于黑板,我们用粉笔在上面写字,不要需要的时,就擦除即可,黑板基本没有损失。

最后,大胆预测,可能会有一种存储介质可以把固态硬盘和内存取代。就比如英特尔和美光联合开发的3D Xpoint技术,属于这一种存储级内存(SCM, Storage Class Memory)。性能表现远超传统的固态硬盘,接近DRAM内存。在不久的未来,也许会有更多新的技术出现,到那时,内存和固态硬盘的概念可能会就此作古,称为历史。

针对这个问题,你有何看法呢?


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无论SSD的速度达到多少,都绝对不可能取代内存的。

这是因为,内存和外部存储器的原理和使用方法有本质的区别。内存和SSD或者机械硬盘不仅仅是速度上的区别,想弄明白这个问题,一定要弄清楚工作原理。

内存,实际上应该叫做RAM,随机存储器。所以随机存储器,就是存储器的读写所需要的时间,和信息所在的位置或者写入的位置无关。也就是说,寻址时间为零。内存的主要作用是把数据提供给CPU直接使用,所以必须保证没有寻址时间才能满足这个需求。

而不管是ssd还是机械硬盘,都属于SAM,顺序存储器。位置不同,读写时间就不同,所以存在一个重要指标,平均寻址时间。

所以RAM和ssd有很多特性上的不同

1 RAM的读写能力和cpu主频,总线带宽密切相关,主频越快,读取速度越快。而ssd则和主频毫无关系

2 ram所有数据位都是直接读取的,根本不存在文件的概念。而ssd必须要有文件系统,通过格式化后才能存储文件。

为什么会有这样的不同,我们简单了解一下内存的原理。

内存中的每一个数据位,其实就可以看成是一个电容,通过电容的充放电来储存1/0 。如下图。

也就是说,内存存储一个数据位的时间,其实根本就是电容充电的时间,而这个时间非常短,本上可以忽略不计。

而cpu可以直接操作的地址,是个和内存一对应的。也就是说,cpu可以同时存取每一个数据位,而存取时间仅仅取决于电容充电速度。所以这就是为什么cpu决定了最大安装的内存容量。32位的cpu最多一次只能处理4Gb内存位。

从内存的另一个特性就可以说明内存有多快。我们知道内存中的数据关机就会丢失。这是因为,内存中用于储存数据的电容会自发的不断放电,所以实际上内存的数据会在几十毫秒之后丢失。

那么解决方案就是用内存控制器不断重复刷新写入数据。你往一条1333的内存中写入1G的数据,实际上这个些数据在1秒钟内会被重新写入1333兆次。这个速度和ssd根本不是一个量级的。这也就是为什么我们购买内存,主要看它的频率,比如DDR4频率为1600M 2400M,而不是看内存的传输速度。

如果我们把电脑比喻成处理数据的工厂,那么CPU车间,SSD或者硬盘是仓库。而在仓库和车间之间,有一条一条的传送带,这个就是内存。

车间周围开了很多窗口,一个窗口就对应一条传送带。由于传送带实际是电流,所以传送带的速度是光速。

而当数据往仓库里存的气候,就必须有一个库管员(文件系统),把数据进行编号,按照一定规则放到货架上。然后取出来的时候,必须通过编号来找到货架位置,然后再取出来。这些过程一定是要消耗时间的。

所以你就要明白,首先我们平时所说的ssd速度,和内存的速度完全不是一个概念。其次,ssd的结构也根本做不到随机读取,所以不论ssd速度多块,也是无法取代内存的。

当然,整合内存和外存,一直是工程师努力的方向。整合内存外存的希望,是一种理论上存在的电子元器件,叫做忆阻器,而不是ssd。 只有有一天我们真的制造出了忆阻器,才有希望在未来整合内外存。

到此,以上就是小编对于超光速学习linux的问题就介绍到这了,希望介绍关于超光速学习linux的1点解答对大家有用。