Bandbreite RAM vs. HDD

[Speedfreak]

Moderne Festplatten haben ja bekanntlich durchschnittliche Übertragungsraten von rund 50MB/s. PC3200 DDRRAM hat dagegen in etwa "nur" 2500-3000MB/s.
Sicherlich liegen Welten zwischen den Zugriffszeiten bei Festplatten (~10ms) und RAM (~5ns) aber am Ende geht es doch nur um die Bandbreite, oder? Als Bsp. würde ich hier mal die DDR- bzw. QDR-Technologie oder auch das Ändern der Busbreite nennen um jeweils mehr Bandbreite zu erreichen.
Warum ist nun in der Realität eine Festplatte viel langsamer als RAM (z.B. HD als Auslagerungsdatei für RAM)? Theoretisch müsste die Platte doch schneller sein (zumindest wenn alle Daten "am Stück" geschrieben/gelesen werden).
Und warum hat bspw. meine Festplatte ein Burst-Rate von ~100MB/s obwohl dort bestimmt kein DDR400 RAM verbaut ist?

[tatarus]

Bei normalem Ram wirt sich die Position der Daten nicht auf die Zugriffszeit aus, die im übrigen bei den von dir genannten Zahlen 2000mal schneller wäre als die einer Festplatte.
Natürlich könnte eine Festplatte auch kontinuierlich Daten senden. Die Zugriffszeit macht ihr halt einen Strich durch die Rechnung.
Wenn z.B. die CPU Daten von der Festplatte haben will, so braucht die Festplatte durchschnittlich 2000 mal länger, um diese zu finden und auf den Bus zu legen als ein Ram Baustein.

10ms sind eine sehr große Zeit. Nehmen wir mal einen 2GHz Prozessor, der würde bei 10ms Zugriffszeit immerhin ca. 20 Millionen Takte auf seine Daten warten, während er bei 5ns nur 10000 Takte warten muss.
Wie schnell der Bus ist oder wie groß die maximale Bandbreite des Busses ist, spielt keine Rolle, wenn man eine hohe Zugriffszeit hat.

Die maximale Burst Rate wird auch nur ausgenutzt, wenn der Bus die ganze Zeit in Verwendung ist und die Festplatte schon genügend Daten im Cache hat, um diese auf einen Schlag (Burst) zu senden.

[mrdigital]

Original geschrieben von tatarus
Bei normalem Ram wirt sich die Position der Daten nicht auf die Zugriffszeit aus, die im übrigen bei den von dir genannten Zahlen 2000mal schneller wäre als die einer Festplatte.
Natürlich könnte eine Festplatte auch kontinuierlich Daten senden. Die Zugriffszeit macht ihr halt einen Strich durch die Rechnung.
Wenn z.B. die CPU Daten von der Festplatte haben will, so braucht die Festplatte durchschnittlich 2000 mal länger, um diese zu finden und auf den Bus zu legen als ein Ram Baustein.

10ms sind eine sehr große Zeit. Nehmen wir mal einen 2GHz Prozessor, der würde bei 10ms Zugriffszeit immerhin ca. 20 Millionen Takte auf seine Daten warten, während er bei 5ns nur 10000 Takte warten muss.
Wie schnell der Bus ist oder wie groß die maximale Bandbreite des Busses ist, spielt keine Rolle, wenn man eine hohe Zugriffszeit hat.

Die maximale Burst Rate wird auch nur ausgenutzt, wenn der Bus die ganze Zeit in Verwendung ist und die Festplatte schon genügend Daten im Cache hat, um diese auf einen Schlag (Burst) zu senden.

*räusper* 5ns ist die Zykluszeit bei 200MHz, 0,5ns (oder 500ps) bei 2GHz, d.h 5ns entsprechen 10 Taktzyklen bei 2GHz. Der Speicher (RAM) hat aber keine Zugriffszeit von 5ns, es fallen da ein paar mehr Takte an, um auf eine (beliebig) gewählte Speicheradresse zugreifen zu können. Gehen wir mal im Schnitt von 8 Takten aus (die genauen Timings hängen von vielen Parametern ab, liegt, das gewünschte Datum in einer Bereits geöffneten Bank, muss noch ein Prechare durchgeführt werden, gab es vorher einen Schreibzugriff, usw.) : 8 * 5ns = 40ns Zugriffszeit oder eben 80 Takte in der CPU.
Eine Fesplatte ist schon wegen des phsikalischen Speicherprinzips wesentlich langsamer als ein RAM Speicher (eine Festplatte speichert die Information indirekt, in Form einer Magnetisierung, die man beim Auslesen wieder in einen Strom wandelt, ein RAM kann hingegen die Information direkt in Form von Ladung speichern, alleine dieses spart jede Menge Zeit, der Zugriff auf die Daten erfolgt durch eine Mechanik, wodurch Massen (die Leseköpfe) bewegt werden müssen (und das ist mit Energieaufwand verbunden, die benötigte Energie wächst quadratisch mit der Geschwindigkeit), RAM kann direkt elektisch angesprochen werden (es werden geringere Energien benötigt, was wiederum höhere Geschwinigkeiten zulässt))
Das eine Festplatte höhere Bursttransfers zulässt, liegt daran, dass eine Festplatte einen (kleinen) DRAM Pufferspeicher hat, der natürlich wesentlich schneller als das magnetische Medium ist. Wenn man also 500KiB Daten auf die Festplatte schreibt, werden diese 500KiB erstmal ins "Festplattenram" gespeichert, und erst dann auf die Magnetscheibe (und die CPU kann nun wieder anderes tun).

[tatarus]

Ups, da hat sich wohl ein kleiner Kopfrechenfehler eingeschlichen. War ja nur der Faktor 1000 ;-)

Eine Festplatte kann man sich eigentlich vorstellen wie eine Schallplatte über der ein magnetischer Lesekopf schwebt. Die gesuchten Daten stehen dabei sehr oft nicht dirket hintereinander, sondern können sich überall auf der Festplatte verteilt befinden. Jedes Datum kann pro Umdrehung nur einmal am Lesekopf vorbeikommen. Dieser kann es aber nur lesen, wenn er sich währenddessen in einer Position direkt darüber befindet.
Die Zugriffszeit kann also nie genau vorhergesagt werden. Es gibt verschiedene Alogrithmen, um Zugriffszeiten zu verkürzen und auch um zu gewährleisten, dass Daten, die "ungünstig" auf der Platte liegen in der Que nicht zu lange nach hinten geschoben werden.

P.S.: So ein Festplattenlesekopf läßt sich, wegen seiner Fähigkeit auch kleinste Magnetfelder wahrnehmen zu können, mit einer kleinen Schaltung übrigens auch sehr gut dafür verwenden LAN Kabel abzuhören, in denen die Daten eigentlich immer unverschlüsselt übertragen werden.

[Matti]

Original geschrieben von Speedfreak
Sicherlich liegen Welten zwischen den Zugriffszeiten bei Festplatten (~10ms) und RAM (~5ns) aber am Ende geht es doch nur um die Bandbreite, oder? Als Bsp. würde ich hier mal die DDR- bzw. QDR-Technologie oder auch das Ändern der Busbreite nennen um jeweils mehr Bandbreite zu erreichen.

Nö! Wirklich wichtig ist die Zugriffszeit, aber hohe Bandbreite ist werbewirksamer...

Original geschrieben von Speedfreak
Und warum hat bspw. meine Festplatte ein Burst-Rate von ~100MB/s obwohl dort bestimmt kein DDR400 RAM verbaut ist?
wegen dem Cache

[PhoenixFG]

Vergleich Transferrate vs. Latenz

Man nehme eine LKW und belade ihn mit 500 Festplatten á 400GB. Diesen LKW schickt man nun auf die Reise in eine 500km weit entfernte Stadt. In dieser Stadt soll der fiktive LKW nach 8 Stunden eintreffen. Er hat dann in den 8h 200.000GB Daten transportiert.
Parallel dazu sind Start- und Zielpunkt mit einer 40GBit-Leitung verbunden, über die während der gesamten Fahrtdauer des LKW Daten übertragen werden. Das macht nach den 8h 144.000GB.
Das heißt, der LKW war bei der Transferrate besser als die 40GBit-Leitung und gewinnt das Rennen.

Würde man nun nur 5MB auf die Reise schicken, würde die Leitung gewinnen. Der LKW wäre ja immernoch 8h unterwegs, auch wenn er nur einen Memory-Stick um Laderaum transportiert. Bei der 40GBit-Leitung wären die 5MB quasi sofort da.

MfG

[warper]

Sehr guter Vergleich :)

[InsaneDruid]

Äh.. täusch ich mich oder meint der Treadstarter wirklich das die 50MB/s schneller seien als die 2500-3000MB/s von RAMs?

Darauf deutet auch die Aussage mit den 100MB/s Burst wo doch kein PC400RAM drinstecken würde.

[CrazyIvan]

@ Insane

Hab ich mir auch schon gedacht.

@ Threadstarter

RAM hat so ungefähr die 30fache Bandbreite - selbst wenn man von der Burst - Rate ausgeht.

Der bildliche Vergleich (irre ich mich, oder hatte ich den schonmal in der c't gelesen *g*) würde hier lauten:

40 GiBit Pipeline gegen Kleinwagen, der Daten in binärer Form auf A4 Papier gedruckt transportiert ;D

[PhoenixFG]

Also ich behaupte ja nicht, dass der Vergleich auf meinem Mist gewachsen ist, aber im Kleinwagen auf Papier wird da sicher nix transportiert. Auf Papier würde ein Kleinwagen nämlich nicht allzuviel wegbekommen, schon gar nicht in binärer Form.

MfG