Memòria de classe d’emmagatzematge: la revolució que ve

Un dels temes més importants en les conferències sobre tecnologia del maquinari d’enguany és que estem a punt d’un canvi dramàtic en la manera d’emmagatzemar i accedir a les dades. Segur, hem vist que la memòria s’aconsegueix més ràpidament amb el pas del temps i hem vist suplement d’emmagatzematge flash o fins i tot substituir discs durs en moltes aplicacions, però la nova "memòria de classe d’emmagatzematge" promet un canvi encara més fonamental. Aquest tema ha estat cridant l’atenció en moltes conferències d’enguany, a mesura que ens acostem als productes d’enviament Intel i Micron basats en la seva memòria 3D XPoint. Va ser un gran tema a la Cimera de Memòria Flash de la setmana passada.

Fa anys, gairebé des dels inicis de la informàtica, hem tingut dues maneres bàsiques d’emmagatzemar les coses. L’emmagatzematge a curt termini és ràpid, relativament car i volàtil, és a dir, quan s’apaga l’energia, les dades desapareixen. Principalment ha estat memòria d’accés aleatori dinàmic (DRAM), i la quantitat que podeu adjuntar a un ordinador és limitada. A més, des de la matinada de les CPU basades en transistors, també hem tingut incorporada la memòria d’accés aleatori estàtica (SRAM) integrada a la mateixa CPU, que és encara més ràpida, encara més costosa i disponible només en quantitats relativament petites. També hem tingut un emmagatzematge persistent, ja sigui targetes de perforació, cintes, discos durs o emmagatzematge flash, que és molt menys costós, però també molt més lent i normalment disponible amb una capacitat molt més gran.

El "sant graal" per a la indústria de la memòria seria plantejar-se alguna cosa que tingui la velocitat de DRAM però la capacitat, el cost i la persistència de la memòria flash NAND. Això no deixa de ser una idea, però. Fantasia. El pas de SATA a interfícies més ràpides com SAS i PCI-Express mitjançant el protocol NVMe ha fet que els SSD siguin molt més ràpids, però no es troben a prop de la velocitat del DRAM. Les DIMM no volàtils (NV-DIMMs), que posen la memòria flash al bus de memòria més ràpid, estan intentant superar el buit mentre continuen treballant les formes de memòria emergents com 3D XPoint i altres dispositius de canvi de fase, ReRAM (RAM resistent) i STT-MRAM (RAM Spin-Transfer Torque Magnetic RAM).

A la Cimera de memòria flash, semblava que gairebé tots els altaveus mostraven un gràfic que parlava de la forma en què la nova "memòria de la classe d'emmagatzematge" o la "memòria persistent" s'adaptaven a la jerarquia d'emmagatzematge en un sistema. Inclou l’associació Industry Network Storage (SNIA) a la diapositiva superior i Western Digital a la de la part superior de la publicació. (Tingueu en compte que ningú no parla de cinta o fins i tot de Blu-Ray usats per a emmagatzematge arxivístic). SNIA està impulsant un estàndard per a NV-DIMMs com una cosa que es podria afegir als sistemes actuals. Es pretén que sigui un estàndard de la indústria amb diverses tecnologies subjacents diferents. Es pot utilitzar amb una combinació de flash NAND i DRAM recolzat per bateries, de manera que seria tan ràpid com DRAM, però encara persistent, si és més car que el DRAM.

El candidat més obvi per a una gran quantitat de memòria persistent en un termini relativament proper és la memòria 3D XPoint, una memòria de canvi de fase desenvolupada per Intel i Micron.

Intel havia dit anteriorment que esperava vendre SSDs Optane amb aquesta memòria a finals d'any sota la marca Optane amb DIMMs que presentessin la tecnologia algun temps després. En el saló, Micron va anunciar que marcaria els seus productes amb el nom QuantX i que es centrarà en l'estàndard NVMe per connectar aquestes unitats al sistema principal. Micron va dir que les seves unitats podrien proporcionar més de 10 vegades el nombre d’operacions d’entrada / sortida (IOP) que NAND, i que proporcionen més de 4 vegades la petjada de memòria de DRAM.

Intel va fer una presentació on es van detallar els avantatges de l'estàndard NVMe, destacant que la sobrecàrrega dels tradicionals autobusos SAS i SATA dels discs durs s'ha convertit en un coll d'ampolla en el rendiment SSD; i com passar al nou estàndard de connexió tindria una bona millora del rendiment per als SSDs flash NAND tradicionals, però va ser crucial per a les noves memòries, ja que són molt més ràpides.

Ni Intel ni Micron han donat capacitats ni preus exactes encara, però han parlat en el passat sobre com hauria de ser finalment entre els preus flash DRAM i NAND. Diversos analistes especulen que el cost de fabricació de 3D XPoint actualment és realment superior al DRAM, però la majoria creu que això canviarà si la tecnologia pot assolir un volum prou elevat.

Hi ha altres tecnologies que pretén convertir-se en records alternatius principals.

Actualment STT MRAM existeix en petits volums, utilitzats sobretot en entorns molt especialitzats que requereixen memòria molt duradora i duradora en quantitats bastant petites. Avui en dia, aquesta memòria ofereix escriptures molt més ràpides que NAND, però amb una capacitat molt limitada, només fins a uns 256 megabits. Per comparació, els fabricants NAND parlen de xips de 256 Gb i 512 Gb (o 64 GB). Everspin ha promès una versió d'1 GB per a finals d'any. És fàcil imaginar que això és més popular, però probablement la capacitat no és suficient per al desplegament a gran escala.

Fujitsu ha discutit la memòria d’accés aleatori ferrorelectric (FRAM), essencialment un tipus de RAM no volàtil, però només s’ha mostrat en densitats molt petites.

Diverses empreses treballen en variants de RAM resistent (ReRAM), i aquesta és la tecnologia que WD (que ara inclou el que abans era SanDisk) va dir que és més prometedor per a la memòria de la classe d’emmagatzematge. Però no està clar quan aquestes tecnologies arribaran al mercat.

Un dels grans problemes per fer front a tot aquest tipus de records és el desenvolupament de sistemes que realment puguin aprofitar-los. Els sistemes actuals, des de les aplicacions als sistemes operatius fins a les interconnexions entre sistemes de memòria, estan dissenyats per a la divisió tradicional entre memòria operada amb càrregues i magatzems, i un emmagatzematge persistent programat en blocs. Tot el que haurà de canviar perquè cap d’aquestes tecnologies esdevingui mainstream. Diversos ponents van discutir possibles aplicacions primerenques, amb Huawei parlant d’informàtica cognitiva i Micron discutint aplicacions de serveis financers, tots els quals solen voler quantitats enormes de dades en una memòria relativament ràpida.

Serà fascinant veure com es reproduirà això durant els propers anys.