電腦硬體變革,SSD和內存的前沿分析

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  有人問:如果未來SSD的速度足夠快,內存是不是就會消失?

  這問題首先要從計算機體系架構講起,目前我們所使用的各種計算機,基本上都是馮諾依曼架構,多級存儲架構。CPU在運行過程中都要從存儲系統中讀取指令,讀寫數據。最高的一級是 CPU內的寄存器,速度等同於CPU。然後是多級Cach,每一級速度略慢。接著就是內存。以上統稱為一級存儲,通常斷電后數據丟失。

  再往下就是硬碟。也就是二級存儲,我們的數據大都放在這裡,斷電也不會丟。而內存和硬碟的區別既是ROM和RAM之分。

馮諾依曼架構的程序運行過程框圖

  從上面我們可以知道,CPU的運行速度遠遠大於硬碟的讀寫速度。早期的電腦是沒有內存的存在,所以經常造成CPU空閑等待狀況,為了改善這個問題,人們發現了局部性原理:程序運行過程中,CPU對內存的訪問在一段時間內常常集中在一小塊連續區域內。只要這一小塊數據的訪問時間足夠快,CPU就不太會碰到空等的情況。於是,內存就應勢而生。

  那麼SSD速度足夠快,就必須達到CPU速度。當前主流是SATA 3.0介面,速度是6Gbps,按8b/10b編碼后就是600MB/s,還有其它的損耗等。拿影馳高端品牌的名人堂HOF 256GB來說,連續讀取達到520MB/S,已經達到SATA 3.0,傳輸極限。但是跟CPU的速度比起來,還是鴻溝般的差距。

  所以在速度上,PCIE + NVME介面的SSD已成為SSD重要新生力量,可視為新一代產品方向。假如硬碟像現在的內存一樣快,還斷電不丟數據的話。理論上是可以把內存去掉程序直接在硬碟上運行!一方面省去的程序和數據載入內存的時間,另外一方面,待機時就不需要耗電來維持內存刷新了,待機時間也會大大延長。

  同時,因為內存的易失性,硬碟起到了一個掉電保存計算機運算結果和保存已經錄入計算機的程序的作用。

  如果硬碟足夠快,如果是能做到byte級別操作的話,那麼這個就是擁有速度快、非易失性特點的內存模塊。硬碟這個部件將會從此消失,替代品就是非易失的內存模塊。這個模塊就會有容量大、壽命長的特點。

  也就是內存和硬碟合二為一。

如果未來SSD的速度足夠快,內存是不是就會消失

  總而言之,當硬碟有了內存一樣的速度時,內存將會消失。但是應該是以物理的形式消亡。在計算機結構體系內,肯定還會有充當內存的中轉橋樑的部分,充當緩衝地帶。除非有革命性的全新存儲技術被開發出來,否則這種狀態在很長一段時間內會持續下去。


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