Второе поколение Intel Optane DC Persistent Memory Module (DCPMM)

В июне 2020 компания Intel представила второе поколение энергонезависимой памяти Intel® Optane в формате модулей памяти (DCPMM).

Модуль DCPMM Intel 200 серии (Источник: Intel Corporation)

История DCPMM

Первое поколение DCPMM (теперь, с появлением второго поколения, их обозначают “серия 100”) запущено во втором квартале 2019.

То ли по соображениям маркетинга, то ли – еще по каким, компания Intel даже после официального запуска туманно говорила о “некоей революционной технологии хранения” в основе накопителей Optane. При этом специалисты, ориентирующиеся в мире доступных на сегодня технологий, моментально определили: PCM, то есть – память на основе материалов с изменяемой фазой. Чтобы еще больше нагнать туману, Intel утверждает, что не использует изменение фазового состояния материала и называет технологию по-своему – 3D XPoint (читается, как «3D crosspoint»), хотя это название больше отражает геометрию формирования ячеек памяти.

Для справки – архивная публикация EETimes от января 2016 о технологии 3D XPoint.

Ячейки памяти 3D XPoint


3D XPoint пришла в Intel в союзе с компанией Micron, продвигающей аналогичную продукцию под собственной маркой – X100 SSD. Союз уже распался, производство на фабрике IMFT в Юте осталось после развода у Micron. Однако, Intel сохраняет в своем портфеле продукты Optane и они развиваются.

Имя Optane объединяет два совершенно разных типа устройств хранения – накопитель в традиционных для SSD форм-факторах (AIC, M.2, U.2, EDSFF,…) с интерфейсом NVMe и модуль энергонезависимой памяти (может быть в энергозависимом режиме в качестве модуля оперативной памяти большой емкости) в форм-факторе DIMM, работающий по шине DRAM. Последний вариант и получил название DCPMM (Data Center Persistent Memory Module). Со временем, Intel также стал называть их короче: Persistent Memory Module (PMem)

В иерархии память-хранилище Persistent Memory располагается сразу за динамической памятью, ниже располагаются Optane DC SSD, следом – обычные NAND SSD.

Рис. 1 Иерархия память/хранилище (источник: https://www.intel.com)

DCPMM первого поколения

DCPMM первого поколения с кодовым именем Apache Pass, представленные во втором квартале 2019 года имеют три емкости: 128 GiB, 256 GiB, 512 GiB. (GiB – Гибибайт – единица количества информации равная 2³⁰ байт = 1 073 741 824 байт. Введена для разрешения путаницы, сложившейся в обозначении объема данных. Гигабайт равен 109 байт = 1 000 000 000 байт).

Intel Optane DC Persistent Memory Module 100 серии

DCPMM 100 Series работает с процессорами Intel® Xeon® Scalable второго поколения. Oбщая информация – на сайте Intel.

Обозначение: NMA1XXDcccGPSpp, где “ссс” – емкость модуля в Гигибайтах, pp обозначает вариант групповой упаковки.

Модули закрываются черными металлическими теплораспределительными накладками.

Модули DCPMM совместимы с сокетами DDR4 и могут сосуществовать с обычными модулями DIMM DDR4 DRAM в одной платформе. Модуль устанавливается в стандартные слоты DDR4 DIMM на процессорах Intel® Xeon® Scalable 2-го поколения. Можно устанавливать один модуль Intel® Optane ™ на канал и до шести на один сокет, обеспечивая до 3 ТиБ постоянной памяти Intel® Optane ™. Система с 8 сокетами может иметь до 24 ТиБ энергонезависимой памяти. Модули совместимы с процессорами Intel® Xeon® Gold и Platinum 2-го поколения.

Основные технические характеристики Intel Optane DC Persistent Memory модулей 100 серии приведены ниже в сводной таблице (источник – бриф Intel series 100):

DCPMM второго поколения

О втором поколении Optane DCPMM Intel заговорила в сентябре 2019 (конференция в Южной Корее).

Модуль Intel Intel Optane persistent memory 200 series

Intel® Optane™ Persistent Memory 200 Series (кодовое название Barlow Pass) оптимизирован для работы с процессорами Intel® Xeon® Scalable 3-го поколения (Cooper Lake). Общая информация – на сайте Intel

Продукт еще не дошел до производства, так что многое может поменяться даже относительно опубликованной информации от производителя. Все зависит от того – что из планов удалось воплотить “в железе” к моменту официального старта производства. Все нижеизложенное – предварительная информация.

Обозначение: NMB1XXDcccGPSpp, где “ссс” – емкость модуля в Гигибайтах, pp обозначает вариант групповой упаковки.

Модули закрываются голубыми металлическими теплораспределительными накладками (“для лучшей идентификации в центре обработки данных”).

Основные технические характеристики Intel Optane DC Persistent Memory модулей 100 и 200 серии приведены в сводной таблице ниже (источник – бриф Intel series 200)
Для 200 серии добавились показатели выносливости и пропускной способности для смешанных нагрузок

Характеристики

Модель/характеристикаNMA1XXD128GPS
/
NMB1XXD128GPS
NMA1XXD256GPS
/
NMB1XXD256GPS
NMA1XXD512GPS
/
NMB1XXD512GPS
Емкость, GiB128256512
Доступная емкость, GiB126.4 GiB252.4 GiB502.5 GiB
Выносливость, 100% запись, 15Вт, 256B292 PBW
292 PBW
363 PBW
497 PBW
300 PBW
410 PBW
Выносливость, 67R/33W, 15Вт, 256BНД
224 PBW
НД
297 PBW
НД
242 PBW
Выносливость, 100% запись, 15Вт, 64B91 PBW
73 PBW
91 PBW
125 PBW
75 PBW
103 PBW
Выносливость, 67R/33W, 15Вт, 64BНД
56 PBW
НД
74 PBW
НД
60 PBW
Пропускная способность, 100% чтение, 15Вт, 256B6.8 GB/s
7.45 GB/s
6.8 GB/s
8.1 GB/s
5.3 GB/s
7.45 GB/s
Пропускная способность, 67R/33W, 15Вт, 256BНД
4.25 GB/s
НД
5.65 GB/s
НД
4.60 GB/s
Пропускная способность, 100% запись, 15Вт, 256B1.85 GB/s
2.25 GB/s
2.3 GB/s
3.15 GB/s
1.89 GB/s
2.60 GB/s
Пропускная способность, 100% чтение, 15Вт, 64B1.7 GB/s
1.86 GB/s
1.75 GB/s
2.03 GB/s
1.4 GB/s
1.86 GB/s
Пропускная способность, 67R/33W, 15Вт, 64BНД
1.06 GB/s
НД
1.41 GB/s
НД
1.15 GB/s
Пропускная способность, 100% запись, 15Вт, 64B0.45 GB/s
0.56 GB/s
0.58 GB/s
0.79 GB/s
0.47 GB/s
0.65 GB/s
DDR интерфейсDDR4 2666, 2400, 2133, 1866 MT/s
Максимальный тепловой пакет15W18W18W
Сводная таблица основных характеристик модулей 100 и 200 серии

Как видно из таблицы, во втором поколении будет увеличена выносливость и производительность модулей при той же частоте шины DDR. Поскольку никаких сообщений об изменении используемых материалов и технологий ячеек не было, делаем вывод – что все улучшения произошли за счет оптимизации алгоритмов и микрокода контроллера памяти.

Маркетинговые слайды говорят о 25% прибавке производительности, хотя в закромах самой же Intel можно найти отсылку на сравнительные испытания с цифрой прибавки аж в 39% (источник):

ClaimProcessor FamilySystem ConfigurationMeasurementMeasurement Period
[14] Up to 39% More Bandwidth with Intel® Optane™ PMem 200 series 512GB module vs. Intel® Optane™ PMem 100 series 512GB module3rd Generation Intel® Xeon® Platinum processor & Intel® Optane™ persistent memory 200 seriesNew: 1-node, 1x pre-production CPX6 Processor @ 2.9GHz on Intel – Cedar Island Customer Reference Board (CRB) with DRAM: (per socket) 6 slots / 32GB / 2666 MT/s, PMem: (per socket) 1x 512GB Intel® Optane™ PMem 200 series module at 15W (192GB DRAM, 512GB PMem) total memory, ucode WW12’20 (pre-production) , running Fedora 30 kernel 5.1.18-200.fc29.x86_​65,using MLC v3.8 with App-Direct. Source: 2020ww18_​CPX_​BPS_​BG, test by Intel on 31 Mar 2020. Baseline: 1-node, 1x Intel® Xeon® Platinum 8280L processor @ 2.7GHz on Intel – Purley Customer Reference Board (CRB) with DRAM: (per socket) 6 slots / 32GB / 2666 MT/s, PMem: (per socket) 1x 512GB Intel® Optane™ PMem 100 series module at 15W (192GB DRAM, 512GB PMem) total memory, ucode 0x04002F00, running Fedora 29 kernel 5.1.18-200.fc29.x86_​64,using MLC v3.8 with App-Direct workload. Source: 2020ww22_​CPX_​BPS_​BG, test by Intel on 27 Apr 2020.MLC ver3.8 with App Direct (from Intel Optane PMem 200 series demo)New: March 31, 2020Baseline: April 27, 2020

Что осталось за кадром

Простота ячейки памяти 3D XPoint на схеме обманчива. В реальности ее формирование связано со сложным многоступенчатым техпроцессом, а увеличение количества слоев (Deck, “досок” в терминологии Intel) влечет за собой использование специфического оборудования. В результате – многослойность 3D XPoint продвигается вперед существенно медленнее, чем в области NAND. Intel уже заговорил о новом, 4-слойном “пироге” на Architecture Day 2020 в основе Optain SSD второго поколения с кодовым именем Alder Stream (источник: Anandtech по материалам Architecture Day 2020):

Ранее эксперты полагали, что второе поколение 3D XPoint придет не ранее, чем с третьим поколением Optain накопителей. Похоже, промахнулись с прогнозами, но частично. Судя по всему, в SSD технология придет быстрее, чем в DCPMM.

Еще одна новость – слайд с презентации Intel (источник) существенно расширяет горизонт Barlow Pass, но, видимо, еще в более далекой перспективе:

На слайде показаны два варианта Barlow Pass. Один для платформы Whitley и один для платформы Cedar Island.
4-сокетная платформа Cedar Island поддерживает скорость до 6 модулей на сокет на частоте до 2933 МТ / с.
2-сокетная Whitley за счет 8 каналов памяти будет поддерживать до 4 ТБ на сокет (8 модулей) на частоте 3200 МТ / с. является растянутой целью, согласно мелкому шрифту). Whitley будет поддерживать до 4 ТБ на сокет и иметь четыре двухканальных IMC.

Whitley будет основной платформой для Cooper Lake и Ice Lake-SP, а Cedar Island нацелен на 4S и 8S платформы с поддержкой 8-канальной и 6-канальной памяти (как показано на слайде).

Правила установки DCPMM в систему и режимы их работы описаны в Intel Optane DC. Руководство по установке и использованию в серверах.

Опубликовано
В рубрике Общая