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内存和存储器有什么区别?

内存和存储器在计算机中扮演不同的角色。内存可以满足临时数据访问需求,而存储器可以长期保留数据和其他文件。

内存和存储器这两个术语均指计算机的内部存储空间。内存是应用程序在处理过程中放置其使用的数据的地方。而存储器是存放数据以便长期或短期保留的地方。

传统上,存储驱动器是机械硬盘(HDD),但是现在,带有闪存模块的固态硬盘(SSD)通常用于主存储。系统内存通常被称为随机存取存储器(RAM),其存取速度比硬盘或闪存更快,但通常单位容量的价格也更高。

内存与存储器之间的主要区别在于关闭操作系统后数据将发生什么变化。内存通常是易失性的,这意味着仅在操作系统运行时才保留数据。存储器通常是非易失性的,因此在操作系统关闭时它们会保留数据。

内存和存储器之间的界限由于诸如分页(也称为交换空间)之类的技术而变得模糊。交换空间是存储驱动器的一部分,该存储驱动器被转换为内存,以供操作系统将应用程序和数据从活动内存交换到驱动器。这样,存储驱动器可以用作活动内存,其速度比系统内存要慢,但可用于创建更大的虚拟内存空间。大多数操作系统将创建等于计算机内存空间两倍的交换或分页空间。

什么是内存?

随机存取存储器(RAM)是计算机中存储操作系统、应用程序和数据以供处理的内存硬件。当计算机启动时,它通常从存储介质将这些文件加载到内存中。当计算机关闭或断电时,文件将存储能在存储设备中。

内存用作计算机的短期存储器,与用于存储数据的机械硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)和其他类型的硬盘驱动器相比,其读写速度要快得多。计算机的CPU依靠内存来快速获取其需要运行的数据和应用程序。

内存由组合成内存模块的微芯片组成。这些模块插入计算机的主板,然后通过总线连接到CPU。与存储容量相比,计算机上的内存容量通常较小。当计算机使用所有可用内存时,处理器必须将旧数据从内存复制到存储设备中,并用新数据替换。这个过程会减慢计算机的运行速度,但是大多数计算机都有额外的插槽来添加更多的内存以解决这个问题。

计算机的主内存通常由动态随机存取存储器(DRAM)模块组成。计算机还具有用于高速数据处理的缓存,该缓存由比动态随机存取存储器(DRAM)更快的高性能静态随机存取存储器(SRAM)模块组成。经常将用于高性能操作的指令和数据移至高速缓存,该高速缓存在物理上比动态随机存取存储器(DRAM)更靠近CPU。CPU可以比从主存储器上访问指令和数据文件更快地从静态随机存取存储器(SRAM)访问它们。其高速缓存是随机存取存储器(RAM)的10到100倍。只需几纳秒即可响应CPU请求。

计算机系统还包括只读存储器(ROM),它保存着只能在ROM中读取的文件,例如系统固件或BIOS程序。可以通过称为刷新的过程来更新只读存储器(ROM)中的信息,但在其他情况下,它只能由计算机系统读取,而不能写入。其他类型的内存可以用作存储驱动器,可以存储从MP3和图片文件到演示文稿和其他数据。这些格式包括USB闪存驱动器、Compact闪存或记忆棒。

什么是存储器?

如果计算机仅具有内存,则用户每次登录时都需要重新输入他们想要使用的所有数据和应用程序。存储使计算机可以保留运行计算机并启用应用程序所需的数据、应用程序、文档和其他材料,可以无限期地保留,并且在断电或计算机重置时将保留它。计算机存储是指存储的数据以及用于捕获、管理数据和确定数据优先级的硬件和软件。

计算机上的存储器通常由存储设备(例如SSD硬盘或HDD硬盘)组成。HDD硬盘将数据存储在旋转磁盘上,而SSD硬盘将数据存储在闪存芯片上。存储设备提供了非易失性内存,即使在没有电源和计算机关闭的情况下,也可以保留数据。

通常情况下,存储器的存取速度要比内存慢,而HDD硬盘的存取速度则要比基于闪存的SSD硬盘慢。与内存不同,存储器并不直接连接到CPU。将存储器连接到CPU的接口也会影响存储器的速度。SATA接口多年来一直是SSD硬盘和HDD硬盘的标准接口。随着NVMe技术的出现,这种情况在过去十年中开始改变。

NVMer技术针对NAND闪存进行了优化,使用PCIe接口连接闪存和CPU。NVMe驱动器可减少延迟并提供更高的IOPS。使用PCIe3.0连接的硬盘的写入速度是SATA硬盘的七倍以上。除了存储速度更快以外,基于NVMe的SSD硬盘还具有其他优势,其中包括可扩展的性能和能效。

随着SSD硬盘中使用的闪存价格下降,固态珘已成为主存储的首选。但是,HDD硬盘仍然具有价格优势,并且对于二级存储仍将保持强劲增长。基于混合磁记录、热辅助磁记录和微波辅助磁记录技术的大容量硬盘驱动器预计将在2020年或2021年投放市场,而多读写臂硬盘器将会显著提高读写速度,这将有助于保持HDD硬盘的相关性。

其他类型的外部存储设备还包括光学存储设备和磁带存储设备,光学存储设备使用激光写入和读取数据。这些主要用于长期数据存储。光学存储包括蓝光光盘、CD-ROM和DVD光盘。

磁带是磁存储的一种形式,曾经是最常用的备份存储类型。与磁带相比,由于HDD硬盘甚至SSD硬盘的性能和易用性,它们已成为备份的主要选择,但是磁带因其低成本、高容量和长期耐用性而在归档方面仍然很受欢迎。

内存和存储器的界限在未来将越来越模糊

活动内存和存储器之间的界限不仅越来越像分页那样模糊不清,而且也将完全消失。制造商正在研究一种将内存的速度与闪存的容量结合在一起作为非易失性存储器的技术。

在这些技术中,铁电RAM和磁阻RAM是其中之一,但最能实现同时成为有源存储器目标的是相变存储器(PCM)。英特尔和美光科技公司开发了3DXPoint技术,以填补动态内存和NAND闪存之间的性能差距。3DXPoint基于相变存储器(PCM),采用无晶体管的交叉点架构,可将选择器和存储单元置于垂直线的交点处。

英特尔公司在市场上以Optane品牌拥有基于3DXPoint技术的SSD硬盘、内存和双列直插式内存模块卡。英特尔公司表示,对其即将推出的第二代SSD硬盘的早期测试将使平均读取I/O延迟保持大约10微秒,可以支持80万次IOPS(每秒读写次数)。美光公司在2019年推出了首款3DXPointSSD硬盘,声称它比NAND快三倍,延迟降低了11倍,并支持高达250万次IOPS和9GBps的读写带宽。

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