Страница 2: Intel Optane SSD 900P | В деталях (1)
Чтобы процессор работал, ему требуются данные. Для обеспечения процессора данными в системе выстроена иерархия из нескольких уровней кэшей и памяти. Процессор выполняет расчеты над данными, перенося их в регистры. В зависимости от архитектуры, подобных регистров бывает совсем немного. Один регистр может содержать лишь слово данных. В процессоре имеются кэши L1, L2 и L3, которые имеют объем до считанных мегабайт, зато работают очень быстро. Но все равно намного медленнее регистров.
Если данные в кэше процессора отсутствуют, их необходимо получить из памяти. Энергозависимая память DRAM работает намного медленнее, чем кэши процессоров. Если же данных в памяти нет по причине ее переполнения или первого запуска программы, их необходимо считать с энергонезависимого накопителя. В прошлом использовались жесткие диски, сегодня довольно широко распространены SSD на основе NAND.
Конечно, SSD NAND значительно быстрее механических жестких дисков, но между производительностью NAND и DRAM до сих пор существует значительная дистанция. И память 3D XPoint как раз призвана ее устранить. Интересно, что Intel планировала использовать 3D XPoint даже в качестве замены обычной памяти DRAM. Что позволило бы впервые установить в системы энергонезависимую оперативную память высокой емкости.
Но не будем отклоняться от темы нашей статьи. Мы протестируем Intel Optane SSD 900P, который тоже использует память 3D XPoint. Но в чем заключаются отличия между NAND и 3D XPoint?
Базовый принцип ячейки NAND всегда одинаковый, независимо от используемого затвора (плавающий, с ловушкой заряда, вертикальный 3D). Электроны выстреливают в проводящий или непроводящий слой, что меняет свойства транзистора. В зависимости от программирования транзистора меняется и его битовое состояние. В случае SLC (одноуровневые ячейки) состояние может быть 0 или 1, у ячеек MLC состояний больше.
Но данная технология имеет существенный недостаток. Если не вдаваться в детали, электроны выстреливаются в слой через туннель с помощью высокого напряжения, после чего запираются в слое. Каждый такой процесс приводит к повреждению и износу материала, поэтому рано или поздно электроны перестанут запираться. И ячейка памяти станет дефектной. Что как раз и приводит к ограниченному сроку службы флэш-памяти.
В случае памяти 3D XPoint (которая произносится как Cross Point - точка пересечения), меняется принцип работы ячейки памяти. Больше не требуется выстреливать электроны через туннель и запирать их.
На диаграмме становится понятным, почему технология называется "точкой пересечения": каждая ячейка памяти подключена к двум проводникам. Поэтому ячейку памяти 3D XPoint можно адресовать, выбирая нужную строчку и столбец (на точке пересечения).
Помимо использования других материалов, есть и существенное техническое отличие: память NAND можно программировать только страницами, которые, в зависимости от SSD, имеют размер 4, 8 или даже 16 кбайт. И если требуется изменить один бит, то придется программировать всю страницу. То есть выполнять цикл считывание-модификация-запись. Конечно, производители SSD давно смогли нивелировать данную проблему, используя сложные алгоритмы сборки мусора. Но в случае памяти 3D XPoint от подобного механизма считывания-модификации-записи можно полностью отказаться.
Алгоритмы, которые устраняют недостатки памяти NAND, обычно требуют значительного объема оперативной памяти, поэтому почти все SSD оснащаются кэшем DRAM. Конечно, есть накопители без внешнего кэша, но они, как правило, относятся к бюджетному сегменту. Кэш DRAM, в свою очередь, приводит к тому, что SSD становятся уязвимы к сбою электропитания. И в сценарии худшего случая будут потеряны не только недавно записанные, но и другие данные. Здесь можно вспомнить ту же ошибку Intel 8MB.
Данную проблему тоже можно избежать с памятью 3D XPoint, поскольку накопители не имеют внешнего кэша DRAM. Поэтому и от дополнительных конденсаторов на случай сбоя питания тоже можно отказаться. Впрочем, Intel для 900P не указывает Enhanced Power Loss Data Protection, то есть у накопителей нет дополнительной защиты на случай внезапного сбоя электропитания. У тех же Intel Optane SSD P4800X, которые легли в основу линейки 900P, подобная защита заявлена.
У Intel SSD 750 (тест), которые тоже представляют собой потребительскую версию накопителей для корпоративного сегмента, данная функция в спецификациях есть. Здесь есть два варианта. Накопители 900P тоже защищены от сбоя электропитания, как и P4800X, но Intel намеренно убрала запись в спецификациях, чтобы подчеркнуть отличия от более дорогого семейства P4800X. Либо данная функция намеренно выключена в прошивке 900P.