SSD固態硬盤可以替代內存進行工作嗎

如果不要內存,直接使用固態硬盤代替內存可以嗎? 這曾是阿里的一道面試題。 這個問題看似複雜,其實一點也不簡單。 首先固態硬盤和內存在存儲結構上就完全不同。 固態硬盤採用的是3D閃存單元陣列來存儲數據。 這些存儲單元被一層層地堆疊在一起, 形成一個巨大的存儲系統。 固態硬盤的數據就存儲在這個系統的每個存儲單元中。 單個存儲單元的組成極其複雜,這是簡化後的一個存儲單元。 存儲單元由控制山脊、絕緣層、電荷井以及電子通道組成。 電荷井是真正存儲數據的地方, 當我們往硬盤存儲數據時, 其實就是往電荷井衝入電子。 每個電荷井可以存入3bit的數據, 也就是8個不同的二進制值。 電荷井這種特殊設計, 可以使得電子在十幾年內都不會丟失。 說完硬盤,我們再來看一下內存的存儲結構。 內存裏面是一個巨大的2D存儲單元陣列, 這是其中一個稱爲1T1C的存儲單元。 存儲單元的本質其實就是一個電容器。 當往電容器裏面充電到1V, 記錄爲二進制的1, 當電容器放電到0V, 記錄爲二進制的0, 每個電容器只能存儲1bit數據, 也就是要麼存儲0要麼存儲1。 需要注意的是, 電容器會發生漏電的現象, 所以每隔一段時間就需要對電容器進行刷新, 以避免數據丟失。 這也是內存在斷電後, 數據會丟失的主要原因。 通過上面分析可以看到, 固態硬盤和內存的存儲結構區別非常大, 這種區別直接導致的就是硬盤和內存容量相差巨大。 固態硬盤內部有數萬億的存儲單元, 這使得固態硬盤的容量能達到TB級別, 而內存條內部只有幾十億的存儲單元, 存儲容量只有GB級別。 除了存儲容量存在巨大的差距, 內存和固態硬盤的速度也相差甚遠。 固態硬盤的速度除了跟硬盤的閃存芯片類型有關係外, 還有一個重要原因就是硬盤接口, 因爲接口受限於帶寬, 不同接口的硬盤讀取速度有很大的差異, 而內存只在2D平面進行尋址, 直接通過內存地址可以訪問任何數據。 另外內存採用雙通道傳輸, 並且通過內存總線直接與CPU進行通信, 享受與CPU通信的最優帶寬, 這使得在傳輸速度和處理能力上, 硬盤接口都無法與之比擬。 固態硬盤的數據讀寫速度只有50微秒, 而內存只需要17納秒, 也就是內存比固態硬盤的速度整整快了3000倍。 所以你在用計算機玩遊戲時, 計算機都會先從硬盤中讀取數據, 然後將數據加載到內存中, 這個過程需要一定的時間, 所以你會在遊戲界面看到一個加載進度條, 一旦所需要的數據全部加載進內存, CPU就能在幾納秒內, 從內存拿到數據進行處理。 那如果直接將內存去掉, 讓CPU從硬盤讀取數據會怎樣呢? 回答這個問題前, 如果你對這種科普動畫感興趣, 可以下載左下角的抖音精選APP進行學習, 裏面都是優質的中長視頻合集, 感興趣的可以下載一下。 言歸正傳,去掉內存後, 先不說CPU能不能直接從硬盤讀取到數據, 但是速度上, 這比直接從內存讀取的速度慢近3000倍, 直接導致的結果就是計算機將非常卡頓, 所以想要用固態硬盤替代內存並不現實。 除了速度限制外, 計算機的架構也不支持, 因爲不管計算機如何發展, 目前的電腦都是採用的馮諾依曼架構, 也就是CPU、內存和硬盤的架構, 如果去掉內存, 那麼計算機的整個架構包括操作系統都需要重新設計, 所以就目前來說, 固態硬盤想要替代內存還是非常困難的。