12

Tak powinni to zrobić od początku. Nowe dyski Intel Optane będą przełomem na rynku SSD

Jak pewnie wszyscy wiecie, dyski SSD wykorzystują do przechowywania danych pamięci NAND. Ta technologia jest oczywiście znacznie wydajniejsza od dysków HDD, ale jej rozwój w ostatnim czasie nieco przyhamował. Można by się było nawet pokusić o stwierdzenie, że dotarliśmy do bariery dla pamięci NAND. Owszem transfery można zwiększać korzystając z równoległego umieszczenia jeszcze większej liczby kości, ale jeśli chodzi o liczbę operacji na sekundę, to praktycznego rozwiązania nie ma bo wynika ono z opóźnień samych komórek pamięci.

Obecnie najwydajniejsze dyski SSD zatrzymały się mniej więcej na poziomie 100 000 operacji na sekundę w przypadku nośników z interfejsem SATA3 oraz 300 000 IOPS w przypadku interfejsu M.2 (NVME). To i tak tysiące razy lepszy wynik, niż ten osiągany przez przeciętny dysk HDD. Typowy dysk 7200 RPM jest w stanie osiągnąć 75-100 operacji na sekundę. Stąd właśnie wynika przewaga dysków SSD stosowanego jako dysk systemowy. Podczas startu (nie tylko systemu, ale też rozbudowanych aplikacji takich jak np. gry) nośnik musi wczytać setki, jak nie tysiące plików. SSD radzi sobie z tym znacznie lepiej.

Osobną kwestią jest wielkość transferu, modele korzystające z złącza SATA3 ograniczone są przez ten interfejs do ~550 MB/s. Zastosowanie złącza M.2 oraz standardu NVME pozwala na osiągnięcie teoretycznych wartości na poziomie 4 GB/s. W praktyce jeden z najszybszych nośników tego typu – Samsung 960 Pro, oferuje około 3500 MB/s przy odczycie oraz 2100 MB/s przy zapisie danych. Te wartości muszą robić wrażenie, ale nadal jeśli przyrównać je do możliwości pamięci RAM, to jest jeszcze pole do nadrobienia.

Intel Optane, czyli 3D XPoint na ratunek

Intel 3D Xpoint

Rynek nie znosi próżni, skoro powoli dobijamy do limitów dla pamięci NAND, to musiała pojawić się nowa technologia. Przedstawił ją 2 lata temu Intel, nazwana została 3D XPoint. Jest to nic innego jak swoista implementacja pamięci memrystorowej. Tego typu układy zajmują podobną powierzchnię do pamięci NAND na krzemowym chipie, ale oferują wyraźnie lepsze czasy dostępu. Na poziomie samego chipu czas dostępu jest nawet 1000 razy niższy niż w pamięci NAND, jednak w finalnej implementacji swój narzut ma sama szyna PCI Express, stąd różnice na poziomie końcowego urządzenia nie są aż tak drastyczne.

Do tej pory Intel użytkownikom domowym oferował niewielkie moduły bazujące na pamięci 3D XPoint o pojemności 16 i 32 GB, które można było zamontować na płycie głównej z chipsetem x2xx. Działały one na zasadzie pamięci podręcznej dla dysku HDD i oferowały w zależności od pojemności odpowiednio 900 lub 1350 MB/s podczas odczytu i 145 lub 290 MB/s podczas zapisu. Parametr IOPS też nie robił wielkiego wrażenia, bo było to 190 000 lub 240 000 przy odczycie i 35 000 lub 65 000 przy zapisie. Dyski te były też dosyć drogie, model 16 GB kosztuje ~100 PLN, 32GB to wydatek rzędu 300 PLN. Sami przyznacie, że w porównaniu do nawet przeciętnego dysku SSD, nie ma za bardzo się czym chwalić.

Oto gdzie tkwi zaleta technologii Optane

Jest tylko jeden szkopuł. Parametr IOPS dla dysków SSD podawany jest przy poziomie kolejkowania wynoszącym 32. Co to oznacza? Gdy system potrzebuje jakichś danych, to zwraca się o nie do kontrolera. Jeśli potrzebuje tych danych więcej w jednym czasie, to są one kolejkowane przez kontroler. Tym samym mogą być na tym etapie nieco zoptymalizowane, kontroler kolejkuje kolejne zgłoszenia tak aby zaoferować jak największą wydajność. W praktyce oznacza to, że wybiera najpierw te dane, które są najbliżej siebie. Jeśli taka kolejka ma 32 pozycje, to możliwości dysków SSD są znacznie większe niż przy kolejce np. z 3 pozycjami.

NAND vs 3D XPoint - random read iops

Wielkość kolejki na poziomie 32 to sytuacja optymalna, która nie ma miejsca w rzeczywistości tak często jakbyśmy mogli tego oczekiwać. Tutaj swoją przewagę pokazują pamięci XPoint, bo z racji ich niskiego czasu dostępu, już dla kolejki z 3 pozycjami są w stanie zaoferować wydajność IOPS na poziomie maksymalnej. Dysk SSD jak widzicie na wykresie powyżej rozpędza się znacznie dłużej. Oczywiście wszystko rozchodzi się o pojemność, 16 czy 32 GB to śmiesznie mało, dlatego Intel w kolejnej generacji technologi Optane zaoferuje znacznie więcej.

Intel Optane 900P

I tak dochodzimy do głównego bohatera tej publikacji, czyli przecieków na temat najnowszych dysków z serii Optane oznaczonych symbolem 900P. Jak wynika ze slajdu udostępnionego przez TweakTown, mają to być konstrukcje bardziej zbliżone do serwerowej oferty Intela, gdzie model PX4800 oferuje 375 GB. Seria 900P ma być dostępna w rozmiarach 280, 480, 960 oraz 1500 GB. Nie wiadomo jeszcze jak będzie wyceniona, ale ma być taniej niż 1500 USD jakie Intel życzy sobie za serwerowy PX4800 ;-).

Intel Optane 900P

Intel Optane 900P dostępne będą w formacie U.2 oraz AIC, wykorzystują możliwości PCI Express 3.0 oraz zaoferują wydajność na poziomie 550 000 IOPS przy odczycie i 500 000 IOPS przy zapisie. Transfery mają sięgnąć 2,5 GB/s przy odczycie oraz 2 GB/s przy zapisie. To znacznie więcej niż pierwsza seria tych dysków. Co więcej wysoce prawdopodobne jest, że Optane 900P będzie współpracował nie tylko z procesorami i chipsetami Intela, ale także z platformą AMD. Pozostaje nam mieć tylko nadzieje, że cena również będzie na akceptowalnym poziomie.