Sandėliavimo klasės atmintis: artėjanti revoliucija

Viena didžiausių šių metų aparatinės įrangos technologijų konferencijų temų yra ta, kad esame dramatiškai pakeitę, kaip sistemos kaupia ir pasiekia duomenis. Žinoma, mes matėme, kad laikui bėgant atmintis greičiau spartėja ir kad daugybė programų matė, kad „Flash“ atmintinė papildo ar net pakeičia standžiuosius diskus, tačiau naujoji „atminties klasės atmintis“ žada dar esmingesnius pokyčius. Ši tema sulaukė daug dėmesio šiais metais daugybėje konferencijų, kai priartėjome prie „Intel“ ir „Micron“ gabenimo produktų, remiantis jų 3D XPoint atmintimi. Tai buvo didelė tema praėjusios savaitės viršūnių susitikime „Flash Memory“.

Daugybę metų - beveik nuo skaičiavimo aušros - mes turėjome du pagrindinius daiktų saugojimo būdus. Trumpalaikis saugojimas yra greitas, santykinai brangus ir nestabilus, tai reiškia, kad nutrūkus elektros energijai, duomenys išnyksta. Dažniausiai tai buvo dinaminė laisvosios kreipties atmintis (DRAM), o kiekis, kurį galite pridėti prie kompiuterio, yra ribotas. Be to, nuo pat tranzistorinių procesorių aušros, mes taip pat turėjome statinę laisvosios kreipties atmintį (SRAM), įmontuotą pačiame procesoriuje, kuri yra dar greitesnė, dar brangesnė ir prieinama tik santykinai mažais kiekiais. Mes taip pat saugojome nuolatines operacijas - ar perfokavimo korteles, juosteles, standiuosius diskus ar „flash“ atmintinę, kuri yra daug pigesnė, bet taip pat daug lėtesnė ir paprastai pasiekiama daug didesnės talpos.

„Šventasis gralis“ atminties pramonei būtų sugalvoti tai, kas yra greitesnė kaip DRAM, tačiau talpi, kainuoja ir palaiko NAND „flash“ atmintį. Vis dėlto tai lieka tik idėja. Fantazija. Perėjimas nuo SATA prie greitesnių sąsajų, tokių kaip SAS ir PCI-Express, naudojant NVMe protokolą, padarė SSD žymiai greitesnį, bet niekur šalia DRAM greičio. Nelakieji DIMM (NV-DIMM), kurie įdeda greitąją atmintį į greitesnę atminties magistralę, bando užpildyti spragą, kol tęsiamas darbas su naujomis atminties formomis, tokiomis kaip 3D XPoint ir kiti fazės keitimo įtaisai, ReRAM (rezistinė RAM). ir STT-MRAM (magnetinio sukimo momento sukimosi momentas).

„Flash Memory Summit“ susitikime atrodė, kad beveik kiekvienas pranešėjas rodė grafiką, kuriame pasakojama apie tai, kaip naujoji „atminties klasės atmintis“ ar „nuolatinė atmintis“ telpa į sistemos saugojimo hierarchiją. Tai apima saugojimo tinklo pramonės asociaciją (SNIA) aukščiau esančioje skaidrėje ir „Western Digital“ įrašo viršuje. (Atminkite, kad niekas nekalba apie juostą ar net „Blu-Ray“, naudojamą archyvams saugoti). SNIA kelia NV-DIMM standartą, kuris galėtų būti pridėtas prie sistemų šiandien. Tai yra pramonės standartas, turintis įvairias skirtingas technologijas. Šiandien jį būtų galima naudoti kartu su NAND blykste ir akumuliatoriais palaikoma DRAM, taigi jis būtų toks pat greitas kaip DRAM, tačiau vis tiek išlieka atkaklus, jei brangesnis nei DRAM.

Akivaizdžiausias kandidatas į didelį nuolatinės atminties kiekį per gana trumpą laiką yra 3D XPoint atmintis, kurią fazių keitimo atmintis kuria „Intel“ ir „Micron“.

Anksčiau „Intel“ teigė, kad tikisi metų pabaigoje parduoti „Optane“ SSD diskų su šia atmintimi su „Optane“ prekės ženklu su DIMM, pasižyminčiais šia technologija, vėliau. Parodoje „Micron“ paskelbė, kad ji gamins savo gaminius pavadinimu „QuantX“ ir sutelks dėmesį į „NVMe“ standartą, jungiantį tokius diskus prie pagrindinės sistemos. „Micron“ teigė, kad jo diskai gali suteikti daugiau nei 10 kartų daugiau įvesties / išvesties operacijų (IOP) nei NAND, ir suteikti daugiau nei 4 kartus didesnį nei DRAM atminties pėdsaką.

„Intel“ surengė pristatymą, kuriame išsamiai aprašė „NVMe“ standarto pranašumus, pažymėdamas, kad tradicinių SAS ir SATA autobusų, skirtų standiesiems diskams, pridėtinė vertė tapo SSD veikimo kliūtimi; ir kaip pereiti prie naujo ryšio standarto būtų galima pagerinti tradicinių NAND „flash“ SSD diskų veikimą, tačiau tai buvo ypač svarbu naujiems prisiminimams, nes jie yra daug greitesni.

Nei „Intel“, nei „Micron“ dar nepateikė tikslių pajėgumų ar kainų nustatymo, tačiau praeityje buvo kalbėta apie tai, koks turėtų būti DRAM ir NAND „flash“ kainų nustatymas. Keletas analitikų spėliojo, kad „3D XPoint“ gamybos sąnaudos šiandien iš tikrųjų yra didesnės nei DRAM, tačiau dauguma mano, kad tai pasikeis, jei technologija gali pasiekti pakankamai didelę apimtį.

Yra ir kitų technologijų, galinčių tapti pagrindine alternatyvia atmintimi.

Šiandien STT MRAM egzistuoja nedideliais kiekiais, dažniausiai naudojamais labai specializuotoje aplinkoje, kuriai reikalinga labai patvari ir ilgalaikė atmintis gana mažais kiekiais. Šiandien tokia atmintis siūlo daug spartesnį rašymą nei NAND, tačiau labai ribota talpa, tik iki maždaug 256 megabitų. Palyginimui, NAND gamintojai kalba apie 256Gb ir 512Gb (arba 64GB) lustus. „Everspin“ pažadėjo 1Gb versiją iki metų pabaigos. Nesunku įsivaizduoti, kad tai tampa vis populiaresnė, tačiau talpos turbūt nepakanka plačiam diegimui.

„Fujitsu“ aptarė ferroelektrinę laisvosios kreipties atmintį (FRAM), iš esmės nekintamą RAM rūšį, tačiau ji buvo parodyta tik labai mažais tankiais.

Įvairios kompanijos dirba su „Resistive RAM“ (ReRAM) variantais, ir iš tiesų tai yra technologija, kuri, pasak WD (kuri dabar apima tai, kas anksčiau buvo „SanDisk“), atrodo perspektyviausia laikymo klasės atminčiai. Tačiau neaišku, kada tokios technologijos pateks į rinką.

Vienas didelis visų šių rūšių prisiminimų klausimas yra sistemų, kuriomis jomis tikrai galima pasinaudoti, kūrimas. Dabartinės sistemos - viskas, nuo programų iki operacinių sistemų iki atminties sistemų sujungimų - yra sukurtos tradiciniam padalijimui tarp atminties, valdomos naudojant krovinius ir sandėlius, ir nuolatinio saugojimo, užprogramuoto blokuose. Viskas, kas turės pasikeisti, kad kuri nors iš šių technologijų taptų integruota. Daugybė pranešėjų aptarė galimas ankstyvas programas, „Huawei“ kalbėjo apie pažintinį skaičiavimą, o „Micron“ - apie finansinių paslaugų programas. Visi jie nori, kad santykinai greitoje atmintyje būtų didelis duomenų kiekis.

Bus įdomu pamatyti, kaip tai žais per kelerius ateinančius metus.