В июне 2020 компания Intel представила второе поколение энергонезависимой памяти Intel® Optane в формате модулей памяти (DCPMM).
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.
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.
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).
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).
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/характеристика | NMA1XXD128GPS / NMB1XXD128GPS | NMA1XXD256GPS / NMB1XXD256GPS | NMA1XXD512GPS / NMB1XXD512GPS |
| Емкость, GiB | 128 | 256 | 512 |
| Доступная емкость, GiB | 126.4 GiB | 252.4 GiB | 502.5 GiB |
| Выносливость, 100% запись, 15Вт, 256B | 292 PBW 292 PBW | 363 PBW 497 PBW | 300 PBW 410 PBW |
| Выносливость, 67R/33W, 15Вт, 256B | НД 224 PBW | НД 297 PBW | НД 242 PBW |
| Выносливость, 100% запись, 15Вт, 64B | 91 PBW 73 PBW | 91 PBW 125 PBW | 75 PBW 103 PBW |
| Выносливость, 67R/33W, 15Вт, 64B | НД 56 PBW | НД 74 PBW | НД 60 PBW |
| Пропускная способность, 100% чтение, 15Вт, 256B | 6.8 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, 256B | НД 4.25 GB/s | НД 5.65 GB/s | НД 4.60 GB/s |
| Пропускная способность, 100% запись, 15Вт, 256B | 1.85 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, 64B | 1.7 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, 64B | НД 1.06 GB/s | НД 1.41 GB/s | НД 1.15 GB/s |
| Пропускная способность, 100% запись, 15Вт, 64B | 0.45 GB/s 0.56 GB/s | 0.58 GB/s 0.79 GB/s | 0.47 GB/s 0.65 GB/s |
| DDR интерфейс | DDR4 2666, 2400, 2133, 1866 MT/s | | |
| Максимальный тепловой пакет | 15W | 18W | 18W |
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):
| Claim | Processor Family | System Configuration | Measurement | Measurement Period |
|---|---|---|---|---|
| [14] Up to 39% More Bandwidth with Intel® Optane™ PMem 200 series 512GB module vs. Intel® Optane™ PMem 100 series 512GB module | 3rd Generation Intel® Xeon® Platinum processor & Intel® Optane™ persistent memory 200 series | New: 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.