Lagerklassehukommelse: den kommende revolution

Et af de største temaer på hardwareteknologikonferencer i år er, at vi er på randen af ​​en dramatisk ændring i måden, systemer gemmer og får adgang til data på. Jo, vi har set, at hukommelsen bliver hurtigere med tiden og set flashlagertilskud eller endda erstatte harddiske i mange applikationer, men ny "lagerklassehukommelse" lover en endnu mere grundlæggende ændring. Dette emne har været opmærksom på mange konferencer i år, da vi kommer tættere på Intel- og Micron-forsendelsesprodukter baseret på deres 3D XPoint-hukommelse. Det var et stort emne på sidste uges topmøde i Flash Memory.

I årevis - stort set siden computingens morgen - har vi haft to grundlæggende måder at gemme ting på. Kortvarig opbevaring er hurtig, relativt dyr og flygtig, hvilket betyder, at når strømmen går ud, går dataene væk. Dette har for det meste været dynamisk tilfældig adgangshukommelse (DRAM), og det beløb, du kan knytte til en computer, er begrænset. Desuden har vi stort set siden daggry af transistor-baserede CPU'er også haft statisk tilfældig adgangshukommelse (SRAM) indbygget i selve CPU'en, som er endnu hurtigere, endnu dyrere og kun tilgængelig i relativt små mængder. Vi har også haft vedvarende opbevaring - hvad enten det er stempelkort, bånd, harddiske eller flashlagring, hvilket er meget billigere men også meget langsommere og typisk tilgængeligt i meget større kapacitet.

Den "hellige gral" for hukommelsesindustrien ville være at komme med noget, der har DRAM-hastigheden, men kapacitet, omkostninger og vedholdenhed i NAND-flashhukommelse. Det er dog stadig kun en idé. Fantasi. Skiftet fra SATA til hurtigere grænseflader som SAS og PCI-Express ved hjælp af NVMe-protokollen har gjort SSD'er meget hurtigere, men intetsteds nær DRAM-hastigheden. Ikke-flygtige DIMM'er (NV-DIMM'er), der sætter flashhukommelse i den hurtigere hukommelsesbuss, forsøger at bygge bro over mellemrummet, mens arbejdet fortsætter med nye former for hukommelse som 3D XPoint og andre faseændringsenheder, ReRAM (resistiv RAM) og STT-MRAM (magnetisk RAM til spinoverførsel).

På Flash Memory Summit så det ud til, at næsten hver højttaler viste en graf, der talte om, hvordan ny "lagerklassehukommelse" eller "vedvarende hukommelse" passer ind i hierarkiet med lagring i et system. Dette inkluderer Storage Network Industry Association (SNIA) i diaset ovenfor og Western Digital i det øverst i stillingen. (Bemærk, at ingen taler om bånd eller endda Blu-Ray, der bruges til arkivering). SNIA skubber en standard til NV-DIMM'er som noget, der kunne føjes til systemer i dag. Dette er beregnet til at være en industristandard med forskellige forskellige underliggende teknologier. Det kunne bruges sammen med en kombination af NAND-flash og batteristøttet DRAM i dag, så det ville være så hurtigt som DRAM, men stadig vedvarende, hvis dyrere end DRAM.

Den mest åbenlyse kandidat til en stor mængde vedvarende hukommelse på relativt kort sigt er 3D XPoint-hukommelse, en faseændringshukommelse, der udvikles af Intel og Micron.

Intel havde tidligere sagt, at den forventede at sælge Optane SSD'er med denne hukommelse inden udgangen af ​​året under Optane-mærket med DIMMs med teknologien en gang senere. I udstillingen annoncerede Micron, at det ville mærke sine produkter under navnet QuantX, og fokusere på NVMe-standarden til at forbinde sådanne drev til hovedsystemet. Micron sagde, at dens drev kunne levere mere end 10 gange antallet af input / output-operationer (IOP'er) end NAND og give mere end 4 gange hukommelsesfodaftrykket fra DRAM.

Intel holdt en præsentation, der detaljerede om fordelene ved NVMe-standarden, og bemærkede, at omkostningen af ​​de traditionelle SAS- og SATA-busser til harddiske er blevet en flaskehals i SSD-ydelse; og hvordan det at flytte til den nye forbindelsesstandard ville have en god præstationsforbedring for traditionelle NAND-flash SSD'er, men var afgørende for de nye minder, da de er så meget hurtigere.

Hverken Intel eller Micron har givet en nøjagtig kapacitet eller prisfastsættelse endnu, men har talt i fortiden om, hvordan det i sidste ende skulle være mellem DRAM og NAND flashpriser. Flere analytikere spekulerede i, at produktionsomkostningerne til 3D XPoint i dag faktisk er højere end DRAM, men de fleste tror, ​​at dette vil ændre sig, hvis teknologien kan nå et højt nok volumen.

Der er andre teknologier, der kæmper for at blive mainstream alternative minder.

STT MRAM findes i små mængder i dag, bruges mest i meget specialiserede miljøer, der kræver meget holdbar, langvarig hukommelse i temmelig små mængder. I dag tilbyder en sådan hukommelse meget hurtigere skrivninger end NAND, men med meget begrænset kapacitet, kun op til ca. 256 megabits. Til sammenligning taler NAND-producenterne om 256 GB og 512 GB (eller 64 GB) chips. Everspin har lovet en 1 Gb-version ved udgangen af ​​året. Det er nemt at forestille sig, at dette bliver mere populært, men kapaciteten er sandsynligvis ikke nok til udbredelse i stor skala.

Fujitsu har drøftet ferrorelektrisk tilfældig adgangshukommelse (FRAM), hovedsagelig en ikke-flygtig slags RAM, men det er kun blevet vist i meget små tætheder.

En række virksomheder arbejder med varianter af Resistive RAM (ReRAM), og det er faktisk teknologien, som WD (som nu inkluderer det, der tidligere var SanDisk), sagde ser mest lovende ud til hukommelse i lagerklassen. Men det er uklart, hvornår sådanne teknologier vil ramme markedet.

Et stort problem, der står over for alle disse slags minder, er at udvikle de systemer, der virkelig kan drage fordel af dem. Nuværende systemer - alt fra applikationer til operativsystemer til sammenkoblinger mellem hukommelsessystemer - er designet til den traditionelle opdeling mellem hukommelse, der betjenes med belastninger og butikker, og vedvarende lagring programmeret i blokke. Alt hvad der skal ændres for, at nogen af ​​disse teknologier bliver mainstream. Et antal talere drøftede mulige tidlige applikationer, hvor Huawei talte om kognitiv computing og Micron diskuterede applikationer med finansielle tjenester - som alle har tendens til at have enorme mængder data i relativt hurtig hukommelse.

Det vil være fascinerende at se, hvordan dette spiller ud i de næste par år.