Nevolatilní RAM z čipů 3D XPoint má kapacitu 512 GB, ale vyšší spotřebu. DDR4 nenahradí

14

Když Intel ve spolupráci s Micronem v roce 2015 představil technologii pamětí 3D XPoint, bylo jedním z jejích příslibů kromě nahrazení paměti NAND Flash také to, že by se dala použít jako operační paměť pro počítače. A na rozdíl od běžné RAM nevolatilní, tedy uchovávající si obsah i po vypnutí. V loňském roce se tyto paměti pod označením Optane dostaly do SSD, ale na operační paměti stále čekáme. Původně měly totiž vyjít spolu s procesory Xeon Scalable (Skylake-SP), z čehož však sešlo a tato technologie se objeví až s příští generací Cascade Lake-SP. Jak se tyto procesory blíží, objevuje se i více informací k tomu, jak budou vypadat jejich na 3D XPointu založené paměťové moduly.

Něco k těmto pamětem máme nyní díky firmě Lenovo. Její servery ThinkSystem SD650 mají totiž paměťové moduly Apache Pass podporovat („apačský průsmyk“ je kódové označení první generace RAM založené na 3D XPointu), až procesory Cascade Lake vyjdou. Firma nyní odhalila, že servery SD650 budou podporovat až čtyři moduly Apache Pass na jeden procesor. Jde o dvouprocesorové sestavy, což znamená, že na jeden procesor tyto servery podporují dva moduly.

512GB kapacita

Kapacita těchto pamětí bude 512 GB na jeden modul DIMM, což je hlavní důvod, proč je toto řešení vyvíjeno. Moduly DDR4 mají dnes maximální kapacitu 128 GB, ovšem jde o speciální velmi drahé moduly. 3D XPoint tak bude alternativou dovolující vyšší kapacitu, které by také měla být levnější (zatím ale nevíme, zda jen v ceně za 1 GB, nebo bude dokonce jeden 512GB modul levnější něž 128GB modul DDR4). Je ale třeba říci, že výhodnost pamětí Apache Pass o něco omezí příchod 16Gb čipů DDR4 na trh, což dovolí vytvořit 256GB standardní paměťové moduly a ty 128GB zlevní.

Server SD650, u kterého Lenovo ohlásilo kompatibilitu s pamětí na bázi 3D XPointu (Zdroj: Tom's Hardware)
Server SD650, u kterého Lenovo ohlásilo kompatibilitu s pamětí na bázi 3D XPointu (Zdroj: Tom’s Hardware)

Moduly Apache Pass bude možné používat jen ve čtyřech z osmi slotů, které jsou vyvedené z jednoho procesoru. Důvodem je, že alespoň v této první generaci není 3D XPoint náhradou pro skutečnou operační paměť DRAM, ale jen jejím doplňkem. Kapacita modulu je sice namapována přímo do adresního prostoru operačního systému, nelze ji ale zatím používat úplně plnohodnotně. 3D XPoint není stále na výkonnostní úrovni pamětí DRAM, zejména má ale také stále omezenou životnost a evidentně tuto paměť nelze přepisovat tak často, jak by bylo třeba. Moduly Apache Pass tak sice software může využívat podobně, jako by to byla operační paměť, a ze softwarového hlediska přímo (bez přesunu z úložiště do RAM), bude ale třeba pořád hlídat to, aby běžící úloha byla pro tento typ paměti vhodná.

Jen doplněk, ne náhrada DDR4

Apache Pass je tak vlastně pořád spíš výkonná náhrada SSD, nikoliv náhrada operační paměti, byť je připojená přímo k řadiči paměti. V serveru musí kromě modulů 3D XPoint být instalována i normální RAM. Tu operační systém a aplikace využívají na běžnou práci, zatímco moduly Apache Pass budou vyhrazeny pro speciální aplikace, které jsou navržené speciálně s ohledem na takové použití. V praxi by tedy asi v takovém serveru obvykle měly být čtyři moduly DDR4 a čtyři kusy Apache Pass na socket, na každém kanálu paměťového řadiče vždy po jednom modulu od každého typu. Zřejmě by ale mělo být možné mít kombinaci s modulem 3D XPoint jen na některých kanálech a na dalších mít dva moduly DDR4, jeden, nebo nic.

Prototyp modulu "Apache Pass" (Zdroj: Legit Reviews)
Prototyp modulu „Apache Pass“ (Zdroj: Legit Reviews)

Servery ThinkSystem SD650 jsou v tomto specifické, na jeden socket mají jen šest slotů DIMM. Druhý slot je vyveden jen pro polovinu kanálů a právě jen do těchto dvou slotů lze Apache Pass instalovat, proto Lenovo podporuj jen dva nevolatilní moduly na procesor. Je to možná proto, že Apache Pass svými rozměry údajně potřebuje více prostoru okolo než modul DDR4, což také znamená, že deska musí s těmito nároky počítat u slotů, které mají být s nevolatilními pamětmi kompatibilní.

Schéma serveru ThinkSystem SD650 znázorňující zapojení modulů Apache Pass (Zdroj: Tom's Hardware)
Schéma serveru ThinkSystem SD650 znázorňující zapojení modulů Apache Pass (Zdroj: Tom’s Hardware)

Paměťové moduly na bázi 3D XPoint mají vyšší spotřebu

Z informací od Lenova vyplývá ještě jedna věc: moduly Apache Pass budou mít nezanedbatelně vyšší spotřebu než běžná operační paměť. Lenovo je proto spolu se zbytkem serveru chladí vodou. Spotřeba může údajně dosáhnout trojnásobku spotřeby standardního modulu DDR4 (s kapacitou 8 nebo 16 GB, u větších by rozdíl mohl být o něco mírnější). Reálná spotřeba jednoho modulu by měla být podle typu zátěže od 15 do 18 W. V serverech je sice spotřeba komponent poměrně závažným kritériem, ovšem v některých případech by 512GB kapacita měla tuto zvýšenou spotřebu vyvážit.

Více než spotřeba asi nasazení nevolatilních pamětí Apache Pass a jejich následníků bude brzdit ona otázka výdrže. V těch správných úlohách bude zřejmě technologie využitelná už nyní (respektive až Intel procesory Cascade Lake a tyto moduly vydá). Na větší rozšíření ale asi bude potřeba, aby měly moduly v praxi neomezenou nebo alespoň víceletou životnost i při hodně těžkém přepisování. K otázce výdrže toho bohužel Intel zatím moc neříká, a tak není jasné, jak velký potenciál nevolatilní Apache Pass má. Asi se sice můžeme spolehnout, že bude životnost (výrazně) vyšší než u NAND, ale to je hodně nízká laťka.

Nevolatilní RAM z čipů 3D XPoint má kapacitu 512 GB, ale vyšší spotřebu. DDR4 nenahradí

Ohodnoťte tento článek!
5 (100%) 1 hlas/ů

14 KOMENTÁŘE

        • Blábolení se dá léčit prášky.
          Prakticky jakákoliv forma uspávání části elektroniky nevyhnutelně přináší zvýšení odezvy, protože už jenom na úrovni obvodů chvíli trvá, než se všechno incializuje ze stavu bez napětí. To se samozřejmě dá opravedlnit u situací, kde to uživatel nemá šanci postřehnout, ale jakákoliv agresivnější forma uspávání RAM bude jednoznačně degradovat výkon, což jde tak trochu proti tomu, co chce XPoint dokázat.
          A jsem si poměrně jistý, že DIMM v podstatě nic takového neumí a tudíž je to úplně zbytečná diskuze. Nutnost nového slotu by v tu chvíli udělala XPoint pro výrobce absolutně neatraktivní.

  1. Zajimalo by mne, jak je to rychlosti tech xpoint dimm modulu a latencemi. Predpokladal bych, ze hlavnim ucelem v soucasne dobe pro tyhle dimm nvram bude poskytnout velikost ssd a zaroven rychlost jen o neco malo nizsi nez u ram, za podstatne mene penez nez u cisteho ram reseni. Protoze se nejedna o ram, bude treba specialnich aplikaci pro dane vyuziti ale i tak….

    • Ta rychlost nebude o něco málo nižší. Optane SSD se řádově pohybují okolo 4GB/s, když tam ty moduly budou 2x, jestli mezi nimi bude něco ve stylu Dual Channel, je to cca 8GB/s.
      Kdež to jeden samostatný modul DDR4 má propustnost minimálně 20GB/s. Čtyřkanál pak je 80GB/s, šesti 120GB/s a osmi 160GB/s. A to bude ještě navýšeno o něco málo tím, že se v serverech často používají zvěrstva ve stylu quad rank memory.

      • Samozřejmě to je za předpokladu, že na tom ty DIMMy budou podobně jako SSD. Ale i kdyby byli dvakrát tak rychlé (což nebudou), už čtyřkanál je víc jak 4x rychlejší.
        Latence má DDR4 okolo 80-90ns, XPoint SSD na úrovni mikrosekund (pokud si dobře pamatuju).

    • Spíš bych očekával, že na tom někdo postaví enterprise storage (SAN s patřičnou redundancí a dostatkem konektivity). Spojila by se v něm výhoda rychlého přístupu a vysoké životnosti možná i spolehlivosti?

      • Tak nejake EN reseni pro ukladani by se dalo urcite taky. Vicemene vsechno, kde je potreba velkou pamet nebo cache. U takto ulozene DB bude ale rychlost „o rad“ jinde nez napr. u SSD. U EA storage, kde to bude spis fungovat jako cache, si nejsem jisty, jak velke pls to bude mit, vzhledem k narocnosti IO operaci.

        • Taky mě napadly db, ale když nad tím uvažuji, tak to bude vyžadovat podporu od vývojářů db. Už jen třeba aby to dočasné tabulky/stromy/… nevytvářelo v nvram, ale v klasické. V podstatě od toho chceme, aby se nvram chovala jako disk a jedinou výhodu to má v rychlejším přístupu, než přes řadič disku. Můžou vypadnout některé cache/buffery, pro práci s diskem, ale to je asi tak vše.

          Z takového popisu se dostáváme od užití jako „pomalejší nevolatilní RAM“ k „rychlejší náhradě SSD“.