Адаптивный ускоритель Intel Optane Memory 32GB

Использование в компьютерах адаптивных ускорителей Intel обеспечивает высокое быстродействие жестких дисков, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD 

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — жесткие диски или HDD). Данные устройства обладают высокой емкостью и сравнительно низкой стоимостью хранения информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно меньше, а  стоимость хранения информации в несколько раз больше. Правда, следует отметить, что скоростные параметры у SSD все-таки выше, что делает их привлекательными для применения в качестве системных дисков. Однако использование специальных аппаратно-программных средств, основу которых составляют специальные адаптивные ускорители, позволяют HDD успешно соперничать c SSD не только по емкости и стоимости хранения информации, но во многих случаях даже по скоростным характеристикам.

В качестве таких ускорителей целесообразно использовать модули Intel Optane Memory, созданные на основе энергонезависимой памяти 3D XPoint. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем дисковых подсистем для компьютеров с процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Технология, лежащая в основе работы Intel Optane Memory, повышает быстродействие компьютера. Она запоминает часто используемые файлы и ускоряет доступ к ним даже при включении компьютера после отключения питания. Это означает, что можно работать, не теряя времени на ожидание. Использование в компьютерах такого модуля обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Младшим и самым дешевым представителем ускорителей Intel Optane Memory Series является модель с информационным объемом 16GB. Однако 32-гигабайтная модель, получившая наименование MEMPEK1W032GA (далее — Intel Optane Memory 32GB, рис. 1), обладает лучшими скоростными параметрами. Основные характеристики Intel Optane Memory 32GB приведены в таблице 1.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 1.  Модуль Intel Optane Memory 32GB

Таблица 1. Основные параметры Intel Optane Memory 32GB

Модуль ускорителя Intel Optane Memory 32GB выполнен в стремительно набирающем популярность форм-факторе M.2 с размерами 80,0 × 22,0 мм и односторонним монтажом электронных элементов на плате из стеклотекстолита синего цвета.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данное устройство можно использовать (на сайте Intel имеется соответствующий pdf-файл с подробной инструкцией) в компьютерах с материнскими платами, снабженными процессорами Intel Core 7-го или более нового поколения, разъемом M2 с интерфейсом PCIe NVMe 3.0 x2, с установленными ОС Windows 10 64-bit, а также драйверами аппаратных средств ПК и пакетом SetupOptaneMemory, которые скачиваются с сайта Intel.

Для демонстрации возможностей указанного ускорителя специально был выбран 2,5-дюймовый жесткий диск (HDD) с весьма низкими скоростными характеристиками.

В качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

В качестве системного диска в операциях тестирования использовался низкоскоростной 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS (640 Гбайт, SATA-II, 5400 об/мин, кэш 8 Мбайт). На этот накопитель, кроме операционной системы Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit были установлены с сайта Intel все полагающиеся драйверы. Модуль Intel Optane Memory 32GB был включен в систему через штатный разъем M.2 материнской платы Intel NUC7i7BNB. Управление этим модулем в процессе тестирования, результаты которого приведены ниже, осуществлялось с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000, установленной запуском файла SetupOptaneMemory.exe.

Рассматривая возможности модуля Intel Optane Memory 32GB, необходимо отметить, что возможны два варианта его использования: в качестве твердотельного накопителя M.2 SSD 32GB или в качестве ускорителя системного накопителя. В данном случае роль системного накопителя исполнял кратко описанный ранее 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS.

На рис. 2 – рис. 5 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, состоящей из HDD ST9640320AS и модуля Intel Optane Memory 32GB, используемого как отдельный накопитель M.2 SSD 32GB.

Рис. 2.  Дисковая подсистема в режиме двух накопителей

Рис. 3.  Емкостные характеристики двух накопителей

Рис. 4. Оценка скоростных параметров HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 5. Оценка параметров HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для использования адаптивного ускорителя (модуля Intel Optane Memory 32GB) в качестве ускорителя системного накопителя (HDD ST9640320AS) требуется объединить эти устройства в единую систему, то есть создать из них единый накопитель. Как отмечалось выше, это осуществляется с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000. Для выполнения указанного объединения требуется одноразовый запуск данной утилиты, после чего о ее существовании можно забыть, по крайней мере, до того момента, когда потребуется разделить ускоритель (Intel Optane Memory 32GB) и ускоряемый накопитель (HDD ST9640320AS). Результат работы этой утилиты, обеспечившей объединение указанных ускорителя и жесткого диска, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Объединение Intel Optane Memory 32GB и HDD

На рис. 7 – рис. 9 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, в которой модуль Intel Optane Memory 32GB используется как ускоритель жесткого диска HDD ST9640320AS.

Рис. 7. Дисковая подсистема в режиме ускорения HDD

Рис. 8. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 9. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для удобства анализа некоторые результаты проведенного исследования скоростных возможностей HDD без ускорителя и HDD с ускорителем приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования HDD

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory 32GB, используемый в режиме ускорителя, значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, как в последовательных, так и в случайных операциях. Особенно это сказывается на часто используемых файлах, размещенных в конце дискового пространства HDD, где скорости последовательных операций падают практически всегда в два раза.

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанных модулях файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. При этом для модуля, выбранного для тестирования, можно дополнительно отобрать файлы и в ручном режиме с помощью упомянутой выше утилиты. По сути, для этих файлов модуль ускорителя превращается в SSD. Более того, в операциях чтения он демонстрирует характеристики высокоскоростного SSD.

Очевидно, что доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. К сожалению, этого пространства в ряде случаев недостаточно для кэширования некоторых файлов. Так, например, это касается объемных файлов, чей размер больше размеров отведенного пространства кэширования. При работе с такими файлами на времена выполнения операций чтения и операций записи будут оказывать существенное влияние скоростные характеристики ускоряемого диска.

Именно поэтому в случае необходимости частой работы с объемными файлами целесообразно использовать все-таки скоростные модели дисков … и/или высокоемкие ускорители, как например, модели с 32GB или даже 64GB, 128GB и т. д.

Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы, размеры которых много меньше информационного пространства даже младшей модели ускорителя. Именно это обстоятельство и объясняет высокую эффективность связки HDD и Intel Optane Memory 32GB в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули в связке со скоростными моделями дисков, как это уже отмечалось, обеспечивают еще более впечатляющие результаты.

Все сказанное выше означает, что подобные средства действительно способны улучшать скоростные возможности системных накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей. При этом программное подключение и отключение ускорителя, осуществляемых утилитой Intel Optane Memory 16.8.1000 (или более поздние варианты этой утилиты), не требует перестановки системного и прикладного ПО, инсталлированного на HDD. Для многих пользователей это обстоятельство может стать преобладающим фактором выбора подобного решения вместо традиционной замены системного HDD на SSD. Действительно, такая замена требует либо переустановки системного и прикладного ПО, либо проведения операций клонирования. Это не внушает оптимизма большинству пользователей компьютеров. Связано это с тем, что переустановка требует значительного времени и наличия установочных программных модулей с ключами и инструкциями; клонирование — соответствующих специализированных программ клонирования и опыта проведения подобных операций, а нередко еще и дополнительных аппаратных средств.

Однако, оценивая открывающиеся перспективы ускорения работы HDD, необходимо отметить одну особенность, которую следует учитывать при выборе и эксплуатации указанного решения. Дело в том, что извлечение модуля из разъема M.2 без предварительного программного его отключения с помощью упомянутой утилиты вызывает неустранимый сбой системы, сопровождающийся сообщением об отсутствии ОС. Возврат же этого (именно этого экземпляра!) модуля в разъем M.2 возвращает полную работоспособность. Увы, это свидетельствует об уязвимости связки HDD и ускорителя. Но, учитывая очень высокую надежность модулей Intel Optane Memory Series, вероятность сбоев весьма низкая. По крайней мере, эта вероятность принципиально ниже, чем в случае традиционных SSD, созданных по технологиям NAND и 3D NAND.

В заключение остается напомнить, что все указанное выше касается не только 2,5-дюймовых, но и 3,5-дюймовых жестких дисков настольных систем с аппаратно-программными средствами, совместимыми с модулями Intel Optane Memory. В качестве же приятного и полезного бонуса для настольных компьютеров с топовыми моделями жестких дисков можно получить системы очень большой емкости с очень высокими скоростными возможностями. Это жожет быть, например, HDD 14 Тбайт, работающий благодаря ускорителю с отобранными файлами (отобранными в автоматическом и ручном режимах) со скоростью SSD для широкого спектра задач. При этом, как это уже упоминалось, эффект ускорения будет тем выше, чем больше емкость используемого модуля Intel Optane Memory Series или аналогичного устройства.

Сокращенная версия статьи опубликована:
https://pcnews.ru/articles/32_gigabajtnyj_uskoritel_zestkih_diskov-898247.html

Дополнительные материалы:
https://www.rudometov.com/uskoritel-zhestkih-diskov-1/

Ссылки по теме

• Ускоритель жестких дисков (часть 1)
• Upgrade Mini PC Intel NUC10 (часть 2)
• Производительность Intel NUC8i7INHJA (часть 1)
• M.2 SSD Crucial P2 500GB (часть 2)
• Мини-ПК с десктопным CPU (часть 1)