זיכרון כיתת אחסון: המהפכה הקרובה

אחד הנושאים הגדולים ביותר בכנסים של טכנולוגיית חומרה השנה הוא שאנחנו על סף שינוי דרמטי באופן בו מערכות מאחסנות וגישה לנתונים. בטח, ראינו שזיכרון מתגבר עם הזמן וראינו תוספת לאחסון פלאש או אפילו מחליפה כוננים קשיחים ביישומים רבים, אך "זיכרון מחלקת אחסון" חדש מבטיח שינוי מהותי עוד יותר. נושא זה זכה לתשומת לב בהרבה כנסים השנה, כאשר אנו מתקרבים למוצרי משלוח של אינטל ומיקרון בהתבסס על זיכרון ה- XPoint 3D שלהם. זה היה נושא גדול בפסגת זיכרון הפלאש בשבוע שעבר.

במשך שנים - כמעט מאז שחר המחשוב - היו לנו שתי דרכים בסיסיות לאחסון דברים. אחסון לטווח קצר מהיר, יקר יחסית ותנודתי, כלומר כאשר הכוח יוצא, הנתונים נעלמים. זה היה בעיקר זיכרון גישה דינאמי (DRAM), והכמות שתוכל לחבר למחשב מוגבלת. כמו כן, כמעט מאז שחר מעבד ה- CPU המבוסס על טרנזיסטור, היה לנו גם זיכרון גישה סטטי מקרי (SRAM) מובנה במעבד עצמו, שהוא אפילו מהיר יותר, אפילו יקר יותר, וזמין בכמויות זעירות יחסית. היה לנו גם אחסון מתמשך - בין אם כרטיסי אגרוף, קלטות, כוננים קשיחים או אחסון פלאש, שהוא הרבה פחות יקר, אך גם איטי בהרבה וזמין בדרך כלל בקיבולת גדולה בהרבה.

"הגביע הקדוש" לתעשיית הזיכרון יהיה לבוא עם משהו שיש בו מהירות DRAM אך יכולת, עלות והתמדה של זיכרון הבזק של NAND. זה עדיין רק רעיון. פנטזיה. המעבר מ- SATA לממשקים מהירים יותר כמו SAS ו- PCI-Express באמצעות פרוטוקול NVMe הפך את ה- SSD למהיר בהרבה, אך לא נמצא בשום מקום קרוב למהירות של DRAM. DIMMs לא נדיפים (NV-DIMMs), שמכניסים זיכרון פלאש לאוטובוס הזיכרון המהיר יותר, מנסים לגשר על הפער תוך כדי עבודה ממשיכה על צורות זיכרון מתעוררות כמו 3D XPoint והתקני שינוי שלב אחרים, ReRAM (RAM התנגדות) ו- STT-MRAM (זיכרון זיכרון מומנט מגנטי-ספין-העברה).

בפסגת זיכרון הפלאש נראה היה כי כמעט כל רמקול מציג גרף המדבר על האופן שבו "זיכרון מחלקת אחסון" או "זיכרון מתמשך" חדשים נכנסים להיררכיה של אחסון במערכת. זה כולל את התאחדות ענפי רשתות האחסון (SNIA) בשקופית שלמעלה ו- Western Digital בזה שנמצא בראש הפוסט. (שימו לב שאיש אינו מדבר על קלטת או אפילו על Blu-Ray המשמש לאחסון ארכיוני). SNIA דוחפת תקן עבור NV-DIMM כמשהו שניתן להוסיף למערכות כיום. זה אמור להיות תקן בתעשייה עם טכנולוגיות שונות הבסיסיות השונות. ניתן להשתמש בו בשילוב של פלאש NAND ו- DRAM המגובה-סוללה כיום, כך שהוא יהיה מהיר כמו DRAM אך עדיין מתמיד, אם יקר יותר מ- DRAM.

המועמד הבולט ביותר לכמות גדולה של זיכרון מתמשך בטווח הקרוב יחסית הוא זיכרון 3D XPoint, זיכרון לשינוי פאזות שפותח על ידי אינטל ומיקרון.

אינטל אמרה מוקדם יותר כי היא צפויה למכור SSDs אופטיין עם זיכרון זה עד סוף השנה תחת המותג Optane עם DIMMs הכולל את הטכנולוגיה מתישהו אחר כך. בתערוכה מיקרון הודיעה שהיא תמתג את מוצריה תחת השם QuantX, ותתמקד בתקן NVMe לחיבור כוננים כאלה למערכת הראשית. מיקרון אמר כי הכוננים שלהם יכולים לספק פי עשרה ממספר פעולות הקלט / הפלט (IOP) מאשר NAND, ולספק יותר מ -4 פעמים את טביעת הרגל הזיכרון של DRAM.

אינטל ערכה מצגת ובה פורטה היתרונות של תקן NVMe וציין כי תקורה של אוטובוסים SAS ו- SATA המסורתיים לכוננים קשיחים הפכה לצוואר בקבוק בביצועי SSD; וכיצד המעבר לתקן החיבור החדש יביא לשיפור ביצועים טובים עבור SSDs פלאש מסורתיים של NAND, אך היה קריטי עבור הזיכרונות החדשים, מכיוון שהם כל כך מהירים יותר.

לא אינטל ולא מיקרון עדיין לא נתנו יכולות או תמחור מדויקים, אך דיברו בעבר על איך זה אמור להיות בסופו של דבר בין תמחור פלאש של DRAM ו- NAND. כמה אנליסטים העריכו כי עלות הייצור של 3D XPoint כיום גבוהה למעשה מ- DRAM, אך רובם מאמינים כי הדבר ישתנה אם הטכנולוגיה תוכל להגיע לנפח מספיק גבוה.

ישנן טכנולוגיות אחרות המתמודדות עם הפיכתן לזיכרונות אלטרנטיביים מיינסטרים.

STT MRAM קיים כיום בכמויות קטנות, המשמש בעיקר בסביבות מיוחדות מאוד הדורשות זיכרון עמיד מאוד לאורך זמן בכמויות קטנות למדי. כיום זיכרון כזה מציע כתיבה מהירה בהרבה מ- NAND, אך עם קיבולת מוגבלת מאוד, רק עד 256 מגה-ביט. לשם השוואה, יצרני ה- NAND מדברים על שבבי 256 ג'יגה-בייט ו -512 ג'יגה-בייט (או 64 ג'יגה-בייט). Everspin הבטיחה גרסת 1 ג'יגה-בתים עד סוף השנה. קל לדמיין את זה הופך להיות יותר פופולרי, אך ככל הנראה הקיבולת לא מספיקה לפריסה רחבה.

פוג'יטסו דן בזיכרון גישה אקראית Ferrorelectric (FRAM), למעשה סוג זיכרון RAM שאינו הפכפך, אך הוא הוצג רק בצפיפות קטנה מאוד.

מגוון חברות עובדות על גרסאות של Resistive RAM (ReRAM), ואכן זוהי הטכנולוגיה שלדעת WD (הכוללת כעת את מה שהיה בעבר SanDisk) נראה הכי מבטיח עבור זיכרון בכיתה. אבל לא ברור מתי טכנולוגיות כאלה יפגעו בשוק.

נושא אחד גדול שעומד בפני כל הזיכרונות מסוג זה הוא פיתוח המערכות שיכולות באמת לנצל אותן. מערכות נוכחיות - הכל החל מהיישומים למערכות ההפעלה וכלה בחיבורי הקשר בין מערכות זיכרון - מיועדות לחלוקה המסורתית בין זיכרון המופעל עם עומסים וחנויות, ואחסון מתמשך המתוכנת בבלוקים. כל מה שיצטרך לשנות כדי שכל אחת מהטכנולוגיות הללו תהפוך למיינסטרים. מספר דוברים דנו ביישומים מוקדמים אפשריים, כאשר Huawei מדברת על מחשוב קוגניטיבי ומיקרון דנה ביישומי שירות פיננסי - כולם נוטים לרצות כמויות אדירות של נתונים בזיכרון מהיר יחסית.

יהיה מרתק לראות איך זה מסתדר במהלך השנים הקרובות.