Differenza tra memoria e storage

I termini memoria e storage si riferiscono entrambi allo spazio di archiviazione interno di un computer. La memoria è dove un’applicazione mette i dati che usa durante l’elaborazione. Un’unità di archiviazione è dove i dati vengono posizionati per la conservazione a lungo o breve termine.

L’unità di archiviazione era tradizionalmente un HDD, ma ora gli SSD con moduli di memoria flash sono comunemente usati per l’archiviazione primaria. La memoria di sistema, spesso definita memoria ad accesso casuale (RAM), è più veloce dell’archiviazione su disco o flash, ma è anche solitamente più costosa in base al gigabyte.

Una differenza fondamentale tra memoria e storage è cosa succede ai dati quando il sistema è spento. La RAM è generalmente volatile, il che significa che i dati vengono conservati solo finché il sistema operativo è in esecuzione. I dispositivi di archiviazione sono solitamente non volatili, quindi conservano i dati quando il sistema è spento.

Il confine tra memoria e storage si confonde con tecniche come il paging, noto anche come spazio di swap. Lo spazio di swap è parte dell’unità di archiviazione che viene trasformata in memoria per il sistema operativo per scambiare applicazioni e dati dalla memoria attiva all’unità. In questo modo, l’unità di archiviazione funziona come memoria attiva che è più lenta della RAM del sistema ma può essere utilizzata per creare spazi di memoria virtuale più grandi. La maggior parte dei sistemi operativi creerà uno spazio di swap o di paging che è pari a due volte lo spazio RAM su un computer.

Cos’è la memoria?

La RAM è l’hardware di memoria in un computer in cui il sistema operativo, le applicazioni e i dati vengono conservati per l’elaborazione. Quando un computer si avvia, carica questi file nella RAM, solitamente dal supporto di archiviazione. Quando il computer viene spento o perde corrente, i file tornano nell’archiviazione.

La RAM funziona come memoria a breve termine del computer. È molto più veloce da leggere e scrivere rispetto agli HDD, SSD e altri tipi di unità utilizzati per l’archiviazione. La CPU del computer si basa sulla memoria per ottenere rapidamente i dati e le applicazioni di cui ha bisogno per funzionare.

La RAM è composta da microchip combinati in moduli di memoria. Questi moduli si collegano alla scheda madre di un computer e si collegano alla CPU tramite un bus. La quantità di RAM su un computer è solitamente piccola rispetto alla quantità di archiviazione. Quando un computer utilizza tutta la sua memoria libera, il processore deve copiare i vecchi dati dalla RAM all’archiviazione e sostituirli con nuovi dati. Questo processo rallenta il funzionamento del computer, ma la maggior parte dei computer ha slot extra per aggiungere più RAM per risolvere questo problema.

La memoria primaria di un computer è solitamente composta da moduli RAM dinamica (DRAM). I computer hanno anche una memoria cache per l’elaborazione dati ad alta velocità che consiste in moduli RAM statica (SRAM) ad alte prestazioni che sono più veloci della DRAM. Le istruzioni e i dati utilizzati di frequente per operazioni ad alte prestazioni vengono spostati nella memoria cache, che è fisicamente più vicina alla CPU rispetto alla DRAM. Il processore può quindi accedere ai file di istruzioni e dati più velocemente dalla SRAM rispetto a se fossero nella memoria primaria. La memoria cache è da 10 a 100 volte più veloce della RAM. Richiede solo pochi nanosecondi per rispondere a una richiesta della CPU.

Un sistema informatico include anche una memoria di sola lettura, che conserva file come firmware di sistema o programmi BIOS che vengono letti solo nella ROM. È possibile aggiornare le informazioni in questo tipo di memoria tramite un processo chiamato flashing, ma altrimenti possono essere solo lette, non scritte, dal sistema informatico. Altri tipi di memoria funzionano come unità di archiviazione per qualsiasi cosa, dai file MP3 e immagini alle presentazioni e altri dati. Questi formati includono unità flash USB, schede CompactFlash o memory stick.

Cos’è l’archiviazione?

Se un computer avesse solo RAM, gli utenti dovrebbero reinserire tutti i dati e le applicazioni che desiderano utilizzare ogni volta che effettuano l’accesso. L’archiviazione consente ai computer di conservare i dati, le applicazioni, i documenti e altro materiale necessario per eseguire il computer e abilitare le applicazioni indefinitamente, e viene conservata quando si verifica un’interruzione di corrente o il computer viene ripristinato. L’archiviazione del computer si riferisce ai dati archiviati e all’hardware e al software utilizzati per acquisire, gestire e dare priorità ai dati.

L’archiviazione su un computer è comunemente costituita da un dispositivo di archiviazione, come un SSD o un HDD. Gli HDD archiviano i dati su dischi magnetici rotanti e gli SSD archiviano i dati su chip di memoria flash. I dispositivi di archiviazione forniscono una memoria non volatile, consentendo loro di conservare i dati anche senza alimentazione e quando il computer è spento.

L’archiviazione in generale è più lenta della RAM e gli HDD sono più lenti degli SSD basati su flash. A differenza della RAM, l’archiviazione non è direttamente collegata alla CPU. L’interfaccia che collega l’archiviazione alla CPU influisce anche sulla velocità dell’archiviazione. L’interfaccia SATA è stata l’interfaccia standard per SSD e HDD per anni. Ciò ha iniziato a cambiare nell’ultimo decennio con l’avvento della tecnologia NVMe. NVMe è ottimizzata per flash NAND, utilizzando un’interfaccia PCIe per collegare l’archiviazione flash e la CPU. Le unità NVMe riducono la latenza e forniscono IOPS più elevati. Le unità che utilizzano una connessione PCIe 3.0 hanno velocità di scrittura più di sette volte superiori rispetto alle unità SATA. Oltre alla velocità, gli SSD basati su NVMe offrono altri vantaggi, tra cui prestazioni scalabili ed efficienza energetica.

Poiché il prezzo della memoria flash utilizzata negli SSD è sceso, le unità a stato solido sono diventate la scelta migliore per l’archiviazione primaria. Tuttavia, gli HDD vantano ancora vantaggi di prezzo e rimarranno forti per l’archiviazione secondaria. Si prevede che gli hard disk ad alta capacità basati su tecnologie di registrazione magnetica a scandole, registrazione magnetica assistita dal calore e registrazione magnetica assistita da microonde arriveranno sul mercato nel 2020 o 2021, con un aumento di velocità da unità multiattuatore che contribuirà a mantenere gli HDD rilevanti.

Altri tipi di archiviazione esterna includono l’archiviazione ottica, che scrive e legge i dati con un laser, e l’archiviazione su nastro. Questi servono principalmente per l’archiviazione dei dati a lungo termine. L’archiviazione ottica include dischi Blu-ray, CD-ROM e DVD.

Il nastro è una forma di archiviazione magnetica che un tempo era il tipo di archiviazione più comune utilizzato per il backup. Gli HDD e persino gli SSD sono diventati le scelte principali per il backup grazie alle loro prestazioni e alla facilità d’uso rispetto al nastro, ma il nastro rimane popolare per l’archiviazione grazie al suo basso costo, all’elevata capacità e alla durata a lungo termine.

Il futuro della memoria e dell’archiviazione è poco chiaro

Il confine tra memoria attiva e archiviazione si sta avvicinando non solo a confondersi, come nel paging, ma a scomparire del tutto. I produttori stanno lavorando a tecnologie che promettono di combinare la velocità della RAM con la capacità della flash di essere una memoria non volatile.

Tra queste tecnologie ci sono la RAM ferroelettrica e la RAM magnetoresistiva, ma quella più vicina al raggiungimento dell’obiettivo di essere sia memoria attiva che archiviazione è la memoria a cambiamento di fase (PCM). Intel e Micron Technology Inc. hanno sviluppato la tecnologia 3D XPoint per colmare il divario di prestazioni tra DRAM e flash NAND. 3D XPoint si basa su PCM, con un’architettura cross-point senza transistor che posiziona selettori e celle di memoria all’intersezione di fili perpendicolari.

Intel ha SSD, memoria e schede di moduli di memoria dual in-line basati su 3D XPoint sul mercato con il suo marchio Optane. Intel ha affermato che i primi test dei suoi prossimi SSD di seconda generazione avrebbero sostenuto una latenza media di lettura I/O di circa 10 microsecondi fino a un carico di almeno 800.000 IOPS. Nel 2019, Micron ha lanciato il suo primo SSD 3D XPoint che ha affermato essere tre volte più veloce di NAND con una latenza 11 volte inferiore e supporta fino a 2,5 milioni di IOPS e 9 GBps di larghezza di banda di lettura/scrittura.