Un computer senza RAM, ma con un disco, equivale a uno con RAM?

La memoria è usata per molte cose, come ho capito. Funge da cache del disco e contiene le istruzioni dei programmi e il loro stack & heap. Ecco un esperimento mentale. Se uno non si preoccupa della velocità o del tempo impiegato da un computer per eseguire lo sgretolamento, qual è la quantità minima di memoria che uno può avere, supponendo che abbia un disco molto grande? È possibile eliminare la memoria e avere solo un disco?

Ovviamente non è richiesta la memorizzazione nella cache del disco. Se impostiamo lo spazio di swap sul disco, anche lo stack del programma e l'heap non richiedono memoria. C'è qualcosa che richiede memoria per essere presente?

Sicuro. In linea di principio, dato l'hardware appropriato, potresti avere solo un disco, con tutto memorizzato sul disco. Ogni volta che la CPU ha caricato o memorizzato le istruzioni, potrebbe esserci dell'hardware che lo trasforma in un disco in lettura o scrittura. Sarebbe estremamente lento: su un disco magnetico, ogni ricerca impiega circa 10ms, quindi potresti fare circa 100 letture e scritture ad accesso casuale al secondo.

Alcuni sistemi hanno una memoria flash mappata nel loro spazio degli indirizzi. La memoria flash fornisce memoria non volatile (persistente). Quindi, in un certo senso, questo assomiglia a quello che accenni, anche se di solito anche quei sistemi hanno RAM.

In termini di calcolabilità, è noto che ogni computer moderno può essere simulato da una macchina di Turing la cui unica memoria è una singola cella a nastro lineare che può essere scritta. Supponendo che sia possibile continuare ad aggiungere quantità illimitate di spazio su disco, un computer con solo dischi rigidi è altrettanto potente. Quindi sicuramente potresti creare un computer senza memoria.

Naturalmente, non ci sono dischi rigidi "spazio illimitato", ma non c'è nemmeno RAM illimitata.

Esistono una serie di problemi pratici, ad esempio, sono necessarie convenzioni per mappare diverse aree e indirizzi sul disco, un sistema operativo che ha scritto sul disco per l'archiviazione intermedia e gli indirizzi del disco gestito. In realtà, finiresti per simulare da vicino la RAM sul tuo disco rigido.

La domanda non è puramente accademica. È una questione storica che uno dei primi computer prodotti commercialmente [scusate, non ricordo quale di mano] non aveva alcuna RAM - tutti i programmi sono stati eseguiti recuperando istruzioni direttamente da un tamburo magnetico [un cilindro rotante con superficie esterna magnetizzabile (i dischi sono arrivati ​​dopo)]. È stato relativamente lento, ma molto più economico di gran parte della concorrenza. [questo era molto tempo fa nei giorni del "tubo"]

È interessante notare che è arrivato con uno strumento ormai obsoleto noto come un "ottimizzatore assemblatore" - cioè l'assemblatore non solo ha generato istruzioni macchina, ma le ha scritte sul tamburo in modo non consecutivo in modo da ridurre al minimo, per ogni istruzione, il tempo in attesa che il tamburo ruoti al successivo.

No. Le unità disco non sono indirizzabili casualmente come la RAM. Invece sono dispositivi di archiviazione a blocchi. Non puoi leggere o scrivere un byte da loro. E la tua CPU non può leggere un intero settore in una volta, hanno bisogno di quell'accesso casuale. I sistemi operativi ti nascondono questo livello di dettaglio, ma lo fanno leggendo un intero sctor nella RAM, modificandolo e riscrivendolo.

Di conseguenza, è necessario un blocco di memoria ad accesso casuale. Questa potrebbe essere la cache della CPU, che è fatta da SRAM (un tipo veloce di RAM).

Non sono solo dischi. La memoria flash è stata progettata in base ai blocchi, il che è la chiave del suo basso prezzo. Ha persino blocchi molto più grandi dei normali settori del disco, ma utilizza la RAM internamente per nasconderlo dal sistema operativo.

È possibile creare una memoria permanente utilizzabile direttamente da una CPU. L'archiviazione EEPROM rientrerebbe in questa categoria (memoria "sola lettura" programmabile e cancellabile elettronicamente, sebbene "Ottimizzata in lettura" sarebbe una descrizione effettivamente migliore).

Quando si utilizza la memoria virtuale e occorre gestire gli errori di pagina, almeno il gestore delle eccezioni che gestisce l'errore di pagina, il driver del disco che legge i dati dal disco rigido e scrive prima le pagine sporche sul disco e le tabelle delle pagine devono essere sempre nella RAM. Perché se non sono nella RAM, non è possibile scambiarli nuovamente nella RAM. Inoltre hai bisogno di spazio per almeno una pagina di RAM.

Se avessi una CPU come un enorme Xeon a 12 core con 30 MB di memoria cache, potrebbe essere possibile avere un sistema senza RAM o disco rigido, ma utilizzare solo la memoria cache. (Non sono sicuro che funzioni davvero o che per qualche motivo sia necessaria la RAM).

È concettualmente possibile. La RAM è solo un livello di memorizzazione nella cache. Esistono molti livelli di memorizzazione nella cache in un computer moderno (vedere le cache L1, L2, L3 .. della CPU, ovviamente Ram, l'area di scambio - che è una sezione logica del disco usata come RAM ...-), se si inserisce o aggiungine uno, la macchina funzionerà. Ad esempio, un cd live di Ubuntu potrebbe non utilizzare il livello di memorizzazione nella cache dell'HDD. Tuttavia, non penso che ci siano sistemi operativi in ​​grado di supportare l'assenza di un livello di RAM.

Tecnicamente, la RAM è una memoria volatile primaria utilizzata per migliorare la velocità di elaborazione. Una volta che l'alimentazione è andata, i dati nella memoria primaria vengono persi. Se utilizziamo un disco, cioè come dici tu, solo disco e non RAM, potremmo comunque far funzionare il nostro computer, ma ci sarebbero più overhead di lettura e scrittura che rallenterebbero notevolmente il sistema. Quindi, usiamo la RAM.