На основе энергонезависимой памяти 3D XPoint компания Intel выпустила интеллектуальные адаптивные ускорители дисковых подсистем компьютеров с процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Использование в компьютерах таких модулей обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, 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 — HDD или жесткие диски). Данные устройства обладают высокой емкостью и потрясающе низкой стоимостью хранения единицы информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно значительно ниже, а стоимость хранения единицы информации в несколько раз выше. Конечно, у SSD меньше габариты и энергопотребление, но, например, для настольных компьютеров это, как правило, несущественно, в отличие от скоростных параметров. Действительно, принцип записи/чтения файлов с использованием механических элементов ограничивает скоростные возможности HDD. Это не позволяет по критерию производительности жестким дискам соперничать с твердотельными накопителями. В результате особо требовательные пользователи стремятся выбирать для системных целей SSD, а традиционные HDD использовать в качестве вспомогательных хранилищ информации. Таким образом, жесткие диски постепенно отодвигаются на второй план. Однако так ли все пессимистично для HDD, и нет ли возможности ускорить работу традиционных жестких дисков, используя простые и доступные аппаратно-программные средства? Оказывается, в некоторых случаях такая возможность имеется, что и будет показано ниже. Но сначала немного о ряде перспективных технологий и изделий, имеющих самое непосредственное отношение к теме ускорения работы жестких дисков.
Как известно, современные твердотельные накопители до недавнего времени создавались исключительно на базе микросхем флэш-памяти, выполненной либо по технологии планарной NAND, либо по более совершенной многослойной 3D NAND. Работа данных микросхем основана на хранении зарядов в миниатюрных ловушках-конденсаторах и анализе уровней напряжения: два уровня напряжения для кодирования одного бита — в ячейках типа SLC, четыре уровня — два бита — в ячейках MLC, восемь уровней — три бита — в ячейках TLC. Этапы эволюция технологий от SLC к QLC представлены на рис. 1.
Рис. 1. Эволюция технологий от SLC к QLC
(кликнуть мышью для увеличения картинки)
Однако пару лет назад доминирующее положение этих полупроводниковых разработок в области скоростных накопителей стала теснить 3D XPoint (рис. 2). Эта новейшая технология компании Intel основана на использовании специальных химических соединений. Они изменяют под воздействием электрических полей свое фазовое состояние и, как следствие, свою проводимость. При этом результат сохраняется и после снятия воздействия.
Рис. 2. Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint
(кликнуть мышью для увеличения картинки)
Созданные изделия с новым типом энергонезависимой памяти получили фирменное наименование Intel Optane. Они предлагают существенно более низкие, чем традиционные устройства с NAND и 3D NAND, задержки и значительно более высокие скорости работы с небольшими блоками данных, а также существенно больший ресурс для операций стирания/записи, обычно называемый износоустойчивостью.
На основе энергонезависимой памяти 3D XPoint компания Intel выпустила несколько изделий, среди которых модули Intel Optane Memory. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем системы для компьютеров с современными 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, получившая наименование MEMPEK1W016GA (далее — Intel Optane Memory 16GB, рис. 3).
Рис. 3. Модуль Intel Optane Memory 16GB
(кликнуть мышью для увеличения картинки)
Некоторые особенности архитектуры Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA) рассмотрены в следующей части данной статьи.
>> Часть 2