SSD-накопичувач Intel Optane Memory ємністю 32 ГБ
Просування Optane на ринок компанія Intel розпочала з корпоративного сегменту (що зрозуміло) та. кешуючих накопичувачів. Споживчі моделі твердотільних накопичувачів, що використовують пам'ять нового типу, з'являться не раніше осені. Такий підхід викликав деяке здивування у тих, кого прийнято називати комп'ютерними ентузіастами: по-перше, ця група надто вже прохолодно ставиться до кешування (зрештою, свіжа ще пам'ять про Smart Response, що «тихо здулася»), по-друге, вони спокійно сприймають високу ціну пристроїв. Власне, на те вони й ентузіасти, що готові платити на відміну від нормального користувача, який намагається заощадити. Через це, до речі, звичайні твердотільні накопичувачі досі зустрічаються зовсім не в кожному новому комп'ютері, що продається (не кажучи вже про старі), так що ідея з кешуванням право на життя має — не кажучи вже про те, що Optane Memory і Smart Response мають різну логіку роботи, так що по одній не варто робити висновок про іншу. Втім, це тема окрема і потребує докладного вивчення.
Нам сьогодні було цікаво трохи інше: фактично накопичувачі Optane Memory можна використовувати і як «звичайний SSD». Жодної спеціальної підтримки з боку системи в цьому випадку не потрібно - де працюють хоч якісь NVMe-пристрої, туди можна встановити і Optane Memory. Не для кешування, повторимося, а просто як невеликий, але жвавий твердотільний накопичувач. Він занадто маленький для сьогоднішнього практичного застосування, але для тестів підійде. Зрозуміло, що повної відповіді на питання, на що чекати від споживчих SSD на Optane, ми таким чином не отримаємо — хоча б тому, що там будуть інші ємності та контролери. Але оцінити сильні та слабкі сторони технології цілком можливо.
Intel Optane MemoryMEMPEK1W032GA 32 ГБ
Як бачимо, накопичувач можна легко сплутати з будь-яким іншим SSD у форматі M.2: типова плата 2280 з парою чіпів пам'яті і контролером. Відсутня DRAM-буфер, але його немає і на деяких бюджетних SSD. Там це, втім, заважає, а тут не повинно, оскільки найновіша пам'ять має набагато нижчі затримки.
До речі, відзначимо, що для цього накопичувача нам не вдалося включити кешування запису засобами операційної системи, причому вилаяв нас за таку спробу раніше небаченими словами: мовляв, даним пристроєм дана функція не підтримується. Поки незрозуміло, чи це загальним обмеженням для всіх накопичувачів на Optane Memory або тільки для лінійки, що кеширує (використання якої як «відокремленого SSD» і не передбачається). Але зі зрозумілих причин на результатах тестів високого рівня це обмеження неминуче позначається: сучасні версії Windows кешують запис дуже ефективно, в даному випадку дані завжди будуть записуватися відразу в енергонезалежну пам'ять. У чому, втім, є й свої плюси: менша ймовірність щось втратити при збої харчування, наприклад.
Як такий контролер у цих моделях унікальний і більше ніде, зважаючи на все, що не використовується. В принципі, він розроблений для вузької сфери застосування, так що в споживчих моделях напевно буде ставитися щось інше (у серверних точно інше). Відповідно, незважаючи на використання дорогої на даний момент пам'яті, контролер одноканальний, та й з хост-системою з'єднується інтерфейсом PCIe 3.0 x2. Зважаючи на все, використанню «за призначенням» це все не заважає, але на підсумковій продуктивності не може не позначатися — зокрема, Intel декларує для послідовного (навіть послідовного!) записулише 290 МБ/с. Враховуючи наявність всього кількох кристалів 20-нанометрової пам'яті 3D XPoint, цифра досить висока — але на тлі «традиційних» SSD, звичайно, не вражає. Зате TBW в 182,5 ТБ для обох модифікацій (16 і 32 ГБ), що випускаються на даний момент, навпаки, прямо натякає на високу прогнозовану «витривалість» нової пам'яті. Дійсно, виробники накопичувачів на базі NAND-флешу про такі обсяги запису говорять хіба що стосовно пристроїв на базі MLC-пам'яті ємністю понад 100 ГБ. А нову пам'ять, по суті, можна спокійно перезаписувати кілька разів на день у режимі 24/7. Причому її ресурс витрачається в набагато більш щадному режимі (і це свою роль також грає): немає необхідності прати цілий блок заради того, щоб змінити один біт. Грубо кажучи, посилення запису відсутнє, «хитрі» алгоритми вирівнювання навантаження стають простими, збирання сміття теж не потрібне — одні насолоди. Але це все теоретично — практики експлуатації поки що недостатньо, щоб щось стверджувати гарантовано. Тому поки що обмежимося теорією.
Загалом, підсумовуючи коротке знайомство, зазначимо, що у ролі «звичайного накопичувача» Optane Memory не претендує. Навіть якби компанія випустила модифікації більшої ємності, специфічний контролер, жорстко «заточений» під конкретне застосування, все одно породив продукт дорогий і дивний. Однак технічно, якщо використовувати сучасну систему з чіпсетом 200-ї серії та новим процесором Core, то просто як окремий накопичувач Optane Memory можна застосовувати будь-де, де взагалі можна використовувати NVMe-пристрій. Зокрема, в нашу тестову систему він «встав як влитий», що дозволило провести «стандартні» тести і просто оцінити, як воно могло б працювати. Звісно, з поправкою на перекоси в характеристиках.
Конкуренти
Для порівняння ми взяли результати трійки накопичувачів, з яких і розпочинали тести NVMe-пристроїв за поточною версією методики. Kingston HyperX Predator 480 ГБ - і зовсім представник рідкісного і зникаючого класу "звичайних" AHCI PCIe SSD, але він має точно таку ж пропускну здатність інтерфейсу, як і наш сьогоднішній герой. Intel 750 400 ГБ теж модель нетипова для споживчого ринку, але з ним теж цікаво порівняти продуктивність у різних сценаріях. А Samsung 950 Pro 512 ГБ досі можна вважати одним із найшвидших пристроїв на ринку – оновлений 960 Pro ще цікавіше, але до нас він поки не потрапляв.
Методика тестування
Методика докладно описана в окремійстатті. Там можна познайомитися з апаратним та програмним забезпеченням.
Продуктивність у додатках
Власне це одна з основних причин, чому Intel не поспішає з випуском споживчих накопичувачів на новому типі пам'яті: перші орієнтовані на масовий ринок SSD компанії (типу X25-M) за питомою вартістю зберігання інформації були ще гірше, але викликали однозначний «вау-ефект». і при навантаженнях, характерних для нормальної роботи на персональному комп'ютері. До речі, ті моделі теж мали невисокі послідовні швидкості, але це їм ніяк не заважало, оскільки «механіка» з притаманними їй затримками на той момент вже гарантовано була «вузьким місцем» для дискових операцій. А ось будь-які твердотільні накопичувачі (навіть не найшвидші) розшивають цю пляшку: «переварити» стільки ніякі прикладні програми просто не можуть.
Потенційні можливості пристроїв на Optane Memory вищі, але у поточному виконанні особливого піетету не викликають.
Та й упопередньої версії тестового пакета четвірка накопичувачів демонструє суттєво різні результати тільки в RAW-режимі, який, нагадаємо, є чистою синтетикою: міряє швидкість виконання дискових трас без урахування реальних затримок з боку інших апаратних та програмних компонентів системи, у тому числі й самих прикладних програм. .
Послідовні операції
З читанням даних все просто: і для звичайного NAND-флеша, і для 3D XPoint фактором, що стримує, є вже пропускна здатність інтерфейсу накопичувача. Це добре помітно на тлі Kingston HyperX Predator: нагадаємо, що PCIe 2.0 x4 останнього якраз еквівалентні PCIe 3.0 x2 у накопичувача на Optane Memory.
І це продуктивність операцій записи визначається самими чіпами пам'яті чи його зв'язкою з контролером. У цьому випадку скільки Intel обіцяла, приблизно стільки й одержали.
Випадковий доступ
Якщо добре постаратися, то на «глибоких» чергах (тобто за інтенсивного дискового навантаження) NVMe-накопичувачі на базі NAND-флешу високої ємності можуть продемонструвати дуже високу швидкість роботи, тому що такі запити добре розпаралелюються, та й сам собою протокол «заточений» саме під такі навантаження. «Звичайні» SSD набагато повільніше, оскільки у них протокол AHCI та черги коротші. Але за одиничної черги на перше місце виходять власні затримки носія — і ось тут уже щось «виправити» на вищому рівні не можна. Зміна типу пам'яті на Optane Memory, що має низькі затримки, природно різко підвищує продуктивність, та й на довгих чергах дозволяє Optane Memory непогано триматися, незважаючи на низький паралелізм поточних реалізацій.
При записі данихрозкидати роботу різними каналами можна практично завжди — якщо ці канали, звичайно, є. Якщо їх немає чи мало, але пам'ять швидка, то результат буде хорошим, хоч і не видатним – на рівні найшвидших SSD на NAND-флеші. А «добрий» контролер та на великому обсязі може дозволити тут перемогти.
Однак для звичайного персонального комп'ютера або навіть робочої станції характерне превалювання операцій читання, причому при використанні будь-яких твердотільних накопичувачів операцій читання з одиничною глибиною черги команд (довша просто не встигає вишикуватися, оскільки SSD з такими операціями справляються швидко). Блоки, щоправда, не обов'язково дорівнюватимуть 4К — більші значення зустрічаються навіть частіше. Але у всіх цих випадках нова пам'ять виглядає дуже добре, низькі затримки дозволяють без будь-яких складних алгоритмів завжди забезпечувати швидке виконання подібних запитів. Насправді, навіть занадто швидке: оскільки поки масовому ПЗ цілком достатньо можливостей будь-яких SSD, то неважливо, хто потенційно швидше, а хто повільніше — продуктивність обмежують інші чинники.
У результаті отримуємо, що читання даних – сильна сторона Optane Memory. Іноді виграш у NAND-флеша досягає порядку, іноді — скромніший, але він є майже скрізь. Якби інтерфейс конкретного накопичувача був швидшим — була б вищою і швидкість послідовних операцій. А запис у поточній реалізації невидатний, однак і тестували ми накопичувачі в нерівних умовах: є підозра, що пара кристалів NAND-флеша на одному каналі контролера і на таке була б нездатною.
Але навіть у поточній реалізації з усіма її обмеженнями за традиційного підходу до загального рейтингу Optane Memory, природно,виявляється одним із найшвидших SSD - «реактивне» читання витягує.
Дивлячись на результати, стає зрозуміло, чому Intel при просуванні нового типу пам'яті поки що ігнорує сегмент споживчих твердотільних накопичувачів. А що нові моделі могли б дати користувачам комп'ютерів? Продуктивності «традиційних» SSD поки вистачає із запасом, так що вийде ще один пристрій, якого теж вистачає із запасом, тільки з більшим. Воно буде здатне витримувати більші навантаження, так, але буде і значно дорожчим. Ось у серверах та НРС за надійність платити готові, та й продуктивність (а головне — її стабільність) виявиться не зайвою. А все ще великий сегмент систем, які не використовують твердотільні накопичувачі, можна «підстебнути» за допомогою Optane Memory, опанувавши нові методи кешування. Тим більше, що поточні накопичувачі Optane Memory, завдяки невеликій ємності, коштують недорого. Щоправда, відкритим залишається питання, чи не краще витратити ці гроші на «звичайний» SSD більшої ємності, розміщуючи частину програм та даних на ньому. Але це потрібно буде тестувати окремо, докладно і в різних сценаріях. А на роль конкурента NAND-флеша у споживчих твердотільних накопичувачах нова пам'ять поки що претендувати не зможе.
Справа в тому, що високі ціни на старті виробництва неминучі, та й техпроцес зараз використовується досить грубий. NAND-флеш розвивався довго, що за останнє десятиліття дозволило йому подешевшати на порядок, а то й на два, але процес був небезболісним. Фактично кожен крок призводив до зниження як ціни, а й ресурсу, і продуктивності (з розрахунку на кристал). Звичайні планарні мікросхеми вже зайшли в глухий кут, вирішенням проблеми здавалися тривимірні чіпи, але з ними поки не все гладко. Підсумком не так давновиявилося зростання цін: попит виріс швидше, ніж можливості виробництва. Optane ж явно націлений на майбутнє, так що масштабуватись і покращуватись зможе швидше. Згодом ці технології десь зустрінуться, у тому числі й за ціною, не обов'язково рівною, досить просто порівнянною. Але як на той момент будуть виглядати інші характеристики обох типів пам'яті - покаже лише час. Одне очевидно: нудно не буде :)