Коли жорсткий диск стане «ракетою»

У комп’ютерів сьогодні є одне «вузьке» місце – накопичувач. Адже зі швидкої оперативної пам’яті дані доводиться вивантажувати на повільний механічний жорсткий диск HDD, щоб їх не втратити при вимкненні. Ситуацію не сильно рятує навіть заміна на флеш-пам’ять SSD – швидкість запису та зчитування файлів залишається низькою порівняно із оперативною пам’яттю. Але Intel нещодавно заявила про революцію в галузі зберігання інформації. Компанія показала роботу накопичувачів Optane, в яких використовується пам’ять 3D XPoint. Спробуємо розібратися в плюсах та мінусах нової технології.

Що таке 3D XPoint і Intel Optane

3D XPoint – це принципово нова незалежна пам’ять. Точний принцип її роботи розробники з Intel і Micron поки не називають. Але вони кажуть, що ця пам’ять буде набагато швидшою, ніж сучасні SSD, і при цьому не боятиметься зникнення електрики, як оперативна пам’ять. Першими накопичувачами на базі 3D XPoint стануть Intel Optane.

Останній стрибок у накопичувачах стався 27 років тому – тоді винайшли популярну сьогодні флеш-пам’ять

Як влаштована пам’ять 3D XPoint

Структура 3D XPoint досить проста – це ряди перпендикулярних дротів, які перетинаються між собою, і між ними розміщено активні комірки пам’яті. Звідси і назва XPoint – читається як crosspoint, перетин. При подачі напруги активується селектор, і відбувається зчитування або запис. При цьому, на відміну від оперативної пам’яті DRAM, для роботи не потрібні складні та дорогі транзистори.

Друга частина – абревіатура 3D – означає, що на кристалі існує кілька шарів таких перехресних дротів. Перше покоління 3D XPoint мало два шари та виконується за 20-нанометровим технологічним процесом. З подальшим ускладненням технології виробництва до 10 нанометрів структура 3D XPoint буде рости у всіх вимірах. Micron вже працює над другим поколінням, у якому щільність упаковки активних комірок у 8-10 разів вища, ніж у флеш-пам’яті NAND.

Принципова відмінність нового типу пам’яті порівняно з NAND полягає в тому, що індивідуальний доступ можна отримати до кожної комірки 3D XPoint. У флеш-пам’яті можна зчитувати та записувати лише масиви, що зменшує ресурс та збільшує складність розробки накопичувачів.

Чим 3D Xpoint хороша

У 3D XPoint два плюси: висока швидкість роботи і не менш висока надійність. Теоретично, за словами Intel і Micron, нова пам’ять буде в 1000 разів швидша за флеш-пам’яті і в стільки ж разів витриваліша. При цьому 3D XPoint приблизно удесятеро повільніша оперативної пам’яті стандарту DDR4.

Порівняння швидкодії 3D XPoint та інших типів пам’яті

Популярна сьогодні флеш-пам’ять MLC NAND забезпечує ресурс запису близько 3000 разів на одну комірку. Перевага 3D XPoint у надійності у 1000 разів означає, що комірки можна записувати кілька мільйонів разів. Наприклад, якщо Optane забезпечить 3 000 000 циклів, тоді накопичувач обсягом 256 Гбайт отримає життєвий ресурс у розмірі 768 ПБ. Це запис даних обсягом 420 ТБ щодоби або 4,9 ГБ на секунду.

Наскільки швидкі накопичувачі Intel Optane

Поки прототипи на 3D XPoint не розвивають швидкості, якими Intel хвалиться на всіляких презентаціях. Торік глава Intel Брайан Кржаніч продемонстрував робочий прототип Optane, який виявився в сім разів швидшим за серверний SSD Intel DC P3700.

Днями Intel знову продемонструвала можливості накопичувача Optane. Цього разу на очах у публіки провели дослід, в якому пристрій на базі 3D XPoint скопіював файл обсягом 25 ГБ усього за 15 секунд: швидкість накопичувача склала 1,95 ГБ/с. SSD-накопичувач з інтерфейсом SATA 3.0 з аналогічним завданням впорався за 100 секунд, тобто виявився майже в сім разів повільнішим. У цього 2,5-дюймового SSD швидкість була на рівні 284 Мбайт/с.

Порівняння швидкодії SSD-накопичувача на флеш-пам’яті Intel DC P3700 та новітнього Intel Optane (справа) при копіюванні файлів
Якими будуть пристрої на базі 3D XPoint

Накопичувачі для споживчих пристроїв з’являться відразу в декількох формфакторах: від класичних 2,5-дюймових накопичувачів з роз’ємом U.2 до плат M.2 і дискретних карт PCI Express x4 3.0. Ходять чутки, що 3D XPoint з’явиться вже в цьому році в нових Apple MacBook PRO.

Перші комерційні Optane будуть призначеними для серверів. Вони отримають інтерфейси PCI Express 3.0 х4 і NVDIMM. У першому випадку 3D XPoint забезпечить продуктивність на рівні 3200 МБ/с. Швидкість читання й запису накопичувача формфактора NVDIMM складе 6 ГБ/с.

Скільки коштує пам’ять 3D XPoint

Офіційних даних немає. Але багато експертів говорять про те, що вартість 3D XPoint розташується між флеш-пам’яттю NAND і оперативною пам’яттю DRAM. Минулого літа Intel показала перші мікросхеми ємністю 128 Гбіт. Аналогічний чіп MLC NAND коштує в середньому 7,5 доларів. Мікросхема 3D XPoint, за різними оцінками, обійдеться приблизно в п’ять разів дорожче.

Чи існують схожі технології

Так, наприклад, HP і SanDisk працюють над енергонезалежною пам’яттю Storage Class Memory (SCM). У її основу лягла технологія ReRAM на основі мемристорів. Переваги SCM такі самі: швидкість і надійність у 1000 разів більші, ніж у флеш-пам’яті NAND.

Коли Intel Optane з’явиться в продажу

Восени цього року. Швидше за все, це будуть серверні пристрої.

За матеріалами: Ferra.ru

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я