Seit den Anfängen der Informatik sind Speicher und Arbeitsspeicher eng miteinander verbunden – wurden jedoch nie als dasselbe betrachtet. Da neue Technologien aufkommen und riesige Datenmengen komplexe Arbeitslasten in den fortschreitenden Bereichen KI, maschinelles Lernen, Internet der Dinge und Datenanalyse ermöglichen, beginnen sich die Definitionen zu ändern.
Heutzutage sehen wir Speicher- und Speicherlösungen, die nicht mehr so unterschiedlich sind wie früher. Die sich ständig weiterentwickelnde hohe Leistung und geringe Latenz moderner SSDs beginnen, die Regeln zu ändern.
Der Unterschied zwischen traditionellem Gedächtnis und Speicher
Früher wurden Gedächtnis und Speicher folgendermaßen erklärt:
Erinnerung
Im Speicher werden Daten vorübergehend in Ihrem Computer gespeichert – in RAM-Chips (Random Access Memory). Moderne Computer verwenden synchrones dynamisches RAM (SDRAM), das tendenziell schneller, dichter und billiger als Standard-RAM ist. In den späten 1990er Jahren wandte sich die Branche dem Double Data Rate SDRAM zu, das üblicherweise einfach als DDR bezeichnet wird und praktisch zum Synonym für RAM geworden ist. Als sich die Technologie verbesserte, erhielt sie Nummern, um die neuesten Versionen zu unterscheiden. Heutzutage ist DDR4 der am häufigsten verwendete Speicher in modernen Prozessoren.
Der Speicher enthält die Daten, die gerade verarbeitet werden, beispielsweise die Informationen in einem Word-Dokument, das Sie erstellen, oder den Inhalt einer Website, die Sie gerade ansehen. Es ist griffbereit und ermöglicht einen superschnellen und einfachen Zugriff. Je mehr RAM Sie haben, desto mehr Daten können Sie an diesem temporären Speicherort speichern, was bedeutet, dass Sie problemlos mehrere Anwendungen gleichzeitig ausführen können. Wenn Ihnen der Arbeitsspeicher ausgeht, muss Ihr Computer auf Daten aus Ihrem permanenten Speicher zugreifen – was Ihren Computer verlangsamt, da das Abrufen von Daten von einer Festplatte oder einem Solid-State-Laufwerk länger dauert als das Abrufen aus dem Arbeitsspeicher.
Lagerung
Beim Speicher werden Daten dauerhaft gespeichert – auf einem Laufwerk Ihres Computers oder auf einem angeschlossenen Gerät, beispielsweise einem USB-Laufwerk oder einer externen Festplatte. Immer wenn Sie Ihre Arbeit speichern, beispielsweise ein Word-Dokument, werden die Daten aus dem RAM in den Speicher kopiert.
Wie sie vergleichen
Wir sprechen zum Teil auf die gleiche Art und Weise von Arbeitsspeicher und Datenspeicherung – zum Beispiel werden ihre Kapazitäten beide in Bytes (oder Gigabytes, Terabytes usw.) gemessen – aber sie unterscheiden sich stark in der Art und Weise, wie sie Daten speichern und aufbewahren. RAM ist extrem schnell, aber auch viel teurer als Speicher. Der Speicher greift langsamer auf Daten zu, ist aber günstiger als die gleiche RAM-Kapazität.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, was mit den Daten passiert, wenn der Computer ausgeschaltet ist.
Flüchtig vs. nichtflüchtig
RAM oder Speicher ist normalerweise flüchtig, was bedeutet, dass Daten nur dann dort gespeichert werden, wenn der Computer eingeschaltet ist und das Betriebssystem läuft. Wenn Ihr Computer die Stromversorgung verliert oder Ihr Betriebssystem abstürzt, sind diese Daten verloren.
Speichergeräte hingegen sind in der Regel nichtflüchtig (manchmal auch als persistent bezeichnet), was bedeutet, dass Daten nicht gelöscht werden, wenn der Computer ausfällt. Was auf Ihrem Speicherlaufwerk gespeichert ist, bleibt dort, unabhängig davon, ob das System ausgeschaltet oder eingeschaltet ist.
Flash-Speicher ist die häufigste Art von nichtflüchtigem RAM (NVRAM). Der Unterschied zum DRAM besteht darin, dass es sich nicht um eine interne Komponente des Computersystems, sondern um ein externes Medium handelt. Flash kann auch wesentlich größere Datenmengen verarbeiten als DRAM.
Es bestand schon immer die Notwendigkeit, zu entscheiden, welche Kompromisse Sie eingehen möchten: den Arbeitsspeicher zu einem hohen Preis aufrüsten, um in den Genuss der schnellen Leistung zu kommen, oder kostengünstigeren Speicher zu erwerben und den langsameren Datenzugriff in Kauf zu nehmen.
Heutzutage sind diese Kompromisse jedoch nicht mehr so schwerwiegend. Die Technologie beginnt, Gedächtnis und Datenspeicher näher zusammenzubringen als je zuvor.
SSD-Fortschritte könnten Arbeitsspeicher und Datenspeicher neu definieren
Mit zunehmender Geschwindigkeit und Latenz von SSDs nähern sie sich allmählich der Leistung auf Speicherebene an. PCIe Gen 5 SSDs können Geschwindigkeiten von bis zu 14 GB/s liefern und der vorhandene DDR4-Speicher bietet ebenfalls Geschwindigkeiten von etwa 14 GB/s pro Kanal.
Wie Phison-CTO Sebastien Jean in einem sagte Interview mit StorageReview Anfang dieses Jahres: „Dies ist das erste Mal, dass Sie eine SSD haben, die mit der CPU mit der gleichen Geschwindigkeit oder im gleichen Geschwindigkeitsbereich wie DDR interagieren kann.“ Er fährt fort, dass selbst Gen5-SSDs nicht mit der extrem niedrigen Latenz von DDR mithalten können, dass es aber eine interessante Möglichkeit gibt, wie SSDs einige Speicheranforderungen erfüllen können.
„Was Gen5 sowohl für den Client- als auch für den Unternehmensbereich bedeutet“, sagte Jean, „ist, dass die SSD schnell zu einem Level-3- oder Level-4-Cache wird, je nachdem, welche Architektur man betrachtet.“ Es ist ein ganzes Stück von der CPU entfernt, aber es liegt immer noch in dem verrückten Geschwindigkeitsbereich, den die CPU von DRAM erwartet.“
Indem die SSD als Level-4-Cache behandelt wird, erklärt Jean, migriert die CPU-Architektur Daten vom Level-4-Cache auf den Level-1-Cache. Dabei werden die Cache-Zeilen immer kürzer und passen sich schließlich der DRAM-Granularität an.
„Man muss nicht mehr jede Menge DRAM in ein System stecken, um KI- und maschinelle Lernanwendungen auszuführen“, sagte Jean. Und der Preis von SSDs im Vergleich zu teurerem DDR-Speicher ist ein überzeugendes Argument. Angenommen, Sie können eine 8-TB-SSD anstelle von 8 TB DDR verwenden, ohne dass die Leistung darunter leidet. Das könnte eine Ersparnis von mehreren Zehntausend Dollar sein.
„Sie können mit einer herkömmlichen SSD arbeiten, die mit diesen Gen5-Geschwindigkeiten läuft, und profitieren von enormen Kosteneinsparungen“, sagte Jean.
Die Zukunft sieht rosig aus
Während Gen5-SSDs immer noch auf dem neuesten Stand sind, steht Gen6 mit der voraussichtlichen Auslieferung der Laufwerke im Jahr 2025 oder 2026 vor der Tür. Da sich SSDs in Geschwindigkeit und Latenz weiter verbessern, werden sie auch immer näher an die Leistung von DDR-Speicher heranrücken.
Manche Forscher der Lancaster University blicken auch auf die Idee, Flash-Speicher und Speicher tatsächlich in einer einzigen Hardware zu kombinieren. Sie nennen das theoretische Produkt UltraRAM und ihr Artikel „beschreibt, wie eine neue Generation von Speicher aufgebaut werden könnte, der nichtflüchtig und langlebig für die dauerhafte Datenspeicherung, aber schnell genug ist, um für Direktzugriffsaufgaben verwendet zu werden.“
In einem (n Artikel für ZDNetDer Autor Robin Harris schrieb: „So wird die Zukunft erfunden.“ Stellen Sie sich einen Speichercontroller und ein Speichermedium vor, die fast so schnell sind wie das schnellste DRAM … mit einer PCIe v7 oder 8, die über 500 GT/s verarbeiten kann. Das verwischt die Grenze zwischen Speicher und Erinnerung.“
Phison bietet hochmoderne SSDs für die komplexen Anforderungen von heute
Als branchenführender Entwickler und Hersteller von SSD-Controllern und -Lösungen ist Phison in der einzigartigen Lage, dazu beizutragen, die Grenzen zwischen Speicher und Massenspeicher noch weiter zu verwischen. Das Unternehmen wird voraussichtlich eine der ersten Gen5-SSDs herausbringen. der Phison E26, das die branchenweit höchsten Geschwindigkeiten für die heutigen großen und komplexen Arbeitslasten bietet.
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