Инновационные технологии

Intel Optane Memory: скоростная память для бюджетных ПК

Интересные инновации любят все, но появляются они не так часто, как хотелось бы. Новый тип накопителей Intel® Optane™  — тот самый редкий случай. Рассказываем, что это такое, почему он появился и для чего подойдет лучше всего.

Немного предыстории

Корпорация Intel известна как ведущий производитель процессоров для компьютеров и серверов. Однако не все помнят, что история компании началась не с легендарного микропроцессора Intel 4004: первым продуктом стала память емкостью всего 64 bit — в ней могло храниться ровно 64 значения (нулей или единиц). Было это в далеком 1968 году.

Микропроцессор Intel 4004, выпущенный в 1971 году

Сейчас для хранения данных используют два типа накопителей: HDD или SSD. Первые — медленные, довольно шумные в силу механической конструкции, но емкие, долговечные и очень доступные. Вторые — дорогие, с гораздо меньшей емкостью, абсолютно бесшумные, быстрые, но при этом имеют достаточно ограниченное количество циклов перезаписи.

По-настоящему быстрые и емкие SSD появились относительно недавно — во второй половине 2000-х годов, а у широкой аудитории стали востребованными лишь в начале 2010-х, когда цены на них постепенно снизились. До этого момента предпринимались как минимум три попытки найти решение, как сделать работу медлительных HDD быстрее.

Три попытки ускорить HDD

В 2008 году появилась технология ReadyDrive. Компания Microsoft предлагала пользователям Windows Vista вставить в один из USB-портов своего компьютера обычную флешку, чтобы система могла использовать ее в качестве программного кэша или, проще говоря, — для ускорения дисковых операций.

Решение казалось интересным, но не получило распространения по нескольким причинам: на тот момент флешки были гораздо медленнее, мешала ограниченная пропускная способность USB 2.0, а использование ReadyDrive в портативных устройствах оказалось банально неудобным.

Чуть позже появилось созданное для тех же целей решение компании Intel — Turbo Memory. Небольшой модуль NAND-памяти (фактически очень «маленький» SSD объемом от 512 Мб до 2 ГБ) подключался к материнской плате через интерфейс mini-PCIe и также использовался в качестве кэша. Сюда переносились наиболее востребованные файлы.

Turbo Memory можно было встретить чаще, чем флешки ReadyBoost, но технология тоже не «выстрелила» — прирост в скорости работы оказался скромным.

SSD и гибридный HDD

Третья попытка ускорить HDD пришлась на время появления первых ультрабуков, поскольку требования  к этому классу устройств были четко формализованы (и вновь компанией Intel). Одним из них стала необходимость набора определенного количества очков в тесте на скорость встроенного накопителя. Производителям приходилось выбирать очень дорогие на тот момент SSD либо популяризировать гибридные диски — HDD со встроенной флеш-памятью объемом 8, 16 или 32 ГБ.

Последнюю попытку можно было назвать успешной, но со временем гибридные накопители ушли с рынка. SSD объемом 128 и 256 ГБ подешевели достаточно сильно, чтобы их заменить.

Если проблему со скоростью решили более-менее успешно, то проблема объема осталась. Выбирать сегодня доступный ноутбук — настоящее мучение. Нужно останавливаться на варианте с емким, но медленным HDD либо покупать более дорогую модификацию с быстрым SSD на 128 ГБ.

Похожая ситуация и при сборке бюджетного домашнего компьютера: основную часть данных здесь принято хранить на HDD, а систему записывать на бюджетный SSD, емкость которого, как правило, ограничивается все теми же 128 ГБ. Этого места хватит для системы и пары серьезных игр, но не более. И здесь на сцену выходит Intel Optane.

Эволюция способов хранения информации за 25 лет

Что такое Optane: коротко и понятно

Optane — семейство накопителей, построенных на базе технологии 3D X-Point™. Это не NAND, которая используется в SSD, не DRAM, которая применяется в оперативной памяти, а нечто совершенно иное.

3D X-Point в тесном партнерстве создали компании Intel и Micron. Подробности о принципах работы нового типа памяти держатся в секрете — все-таки коммерческая тайна. Энтузиасты и эксперты предполагают, что в основе кроется метод фазового перехода, но официальных подтверждений пока нет.

Однако все преимущества 3D X-Point по сравнению с другими видами памяти тщательно измерены и зафиксированы. Вот список самых важных:

— в среднем 3D X-Point в 1000 раз быстрее, чем NAND-память в SSD-накопителях;

— примерно в 1000 раз долговечнее, чем SSD-накопители, что нивелирует проблему ограничения на количество циклов перезаписи;

— немного медленнее DRAM, на основе которой строится оперативная память, но при этом ощутимо дешевле;

— работает с данными на уровне отдельной ячейки в отличие от SSD, которая при записи обращается к целым страницам, а при стирании работает с блоками. Это повышает количество операций ввода-вывода в секунду, избавляет от необходимости стирать старые данные перед записью новых и уменьшает задержки доступа.

Вроде бы вот она, идеальная замена SSD, но есть один нюанс. Делать память на базе 3D X-Point пока довольно дорого. Поэтому емкость устройств Intel Optane меньше, но это не мешает эффективно применять их уже сейчас.

Optane Memory и Optane SSD

Серверное решение Optane SSD — это накопитель в виде карточки PCIe 3.0 c 375 ГБ памяти. Самые надежные серверные SSD можно полностью перезаписывать не более 10-17 раз в сутки, чтобы обеспечить их работу на протяжении пяти лет. Optane SSD можно перезаписывать 30 раз в сутки при том же сроке использования.

Второе его преимущество — стабильная скорость чтения и записи данных: в 99,99999 % случаев пользователь будет получать одинаковый результат, в то время как у SSD этот показатель находится на уровне 95 %. Для многих критически важных запросов этого недостаточно.

Учитывая отсутствие проблем с количеством циклов перезаписи и очень высокую скорость, Optane SSD можно объединить в единый массив с оперативной памятью сервера. Это идеальный вариант для востребованных сегодня задач, связанных с машинным обучением, распознаванием образов, нейросетей и т. д.

Optane Memory для настольных и портативных компьютеров — это плата М.2 c 16 или 32 ГБ встроенной памяти, созданная специально для того, чтобы ускорять быстродействие компьютеров с HDD-накопителями. То есть для тех случаев, когда пользователь не может или не хочет покупать дорогой и емкий SSD на 512 и более гигабайт.

Optane Memory работает ровно по тому же принципу, о котором мы писали в начале материала: память выступает в качестве кэша, в котором хранятся часто используемые системой файлы. Только теперь этот кэш работает с фантастической скоростью, а управляют им интеллектуальные алгоритмы, которые для выполнения конкретной задачи часто оперируют даже не целыми файлами, а отдельными кластерами файлов.

Может показаться, что 16 или 32 ГБ — это немного, но для кэширования офисных программ Optane Memory нужно несколько сотен мегабайтов, а для требовательных игр будет достаточно нескольких гигабайтов.

Процесс настройки полностью автоматизирован: пользователю нужно обновить драйвер Intel Rapid до версии 15.5, подключить Optane Memory к системной плате, нажать кнопку «Enable» и подождать 5-7 минут, пока машина перезагрузится, и система перенесет все самое востребованное с HDD на Optane, объединив оба компонента в единое пространство для хранения данных.

Для полноценной работы с Optane Memory важно, чтобы материнская плата была построена на 200-х или 300-х сериях чипсетов, а в качестве процессора выступали Core™ i3, i5 и i7 седьмого поколения или старше (здесь полный список). Если у пользователя более старый процессор и материнская плата с разъемом M.2, то Optane Memory определится как отдельный накопитель. 

Для чего нужна Optane Memory и почему она лучше, чем SSD на 128-256 ГБ

Учитывая преимущества, для Intel Optane Memory вырисовываются два ключевых сценария использования. В первую очередь это отличное решение, чтобы улучшить производительность ноутбуков. Вместо SSD с маленькой емкостью можно купить лэптоп с HDD на терабайт и ускорить его при помощи Optane, приобретенного на сэкономленные деньги.

Вероятно, производители портативных компьютеров сами возьмут на вооружение такую схему, ведь Optane Memory с емкостью 16 ГБ стоит в пределах 3-3,5 тысяч рублей, а цены на версию с 32 ГБ варьируются между 5 и 5,5 тысячами. Это сравнимо со стоимостью самых бюджетных SSD на 120-128 и 240-256 ГБ.

Второй вариант — использование Optane Memory в бюджетных игровых компьютерах. Восьмое поколение Intel Core уже вполне позволяет раскрывать возможности мощных видеокарт при помощи Core i3-8100: в нем теперь не два, а четыре ядра плюс высокая тактовая частота 3,6 ГГц.

Если сэкономить и на покупке емкого SSD, то можно приобрести видеокарту классом повыше, а это — в связке с хорошим процессором — самое главное в ПК для игр. При этом также хочется быстрой загрузки, и тут возникает мысль взять бюджетный SSD на 128 ГБ, но Optane даже с 16 ГБ памяти его успешно заменит.

Пользователю не придется каждый раз думать, какие именно две-три игры хранить на быстром накопителе, а какие — на медленном HDD. С Optane у него будет единый массив, и все будет работать быстро.

Если сравнить скорость Optane Memory даже с дорогими SSD, то новая память Intel  при домашнем использовании покажет более внушительные результаты. И не в бездушных тестах производительности, которые нагружают диски по полной программе, а в реальных сценариях.

Например, бенчмарк создает для теста SSD очень длинную очередь задач на выполнение, тем самым нагружая его по полной программе. В реальной жизни пользователь едва ли придумает для накопителя более чем три одновременные задачи. Для SSD это значимая разница: если с набором из 32 инструкций в очереди он работает на максимуме возможностей, то при работе с одной инструкцией его производительность падает в разы.

У Optane Memory такой особенности нет: на пик своей производительности накопитель выходит как раз начиная с 1-3 инструкций. Есть другая сторона медали: чем меньше памяти в SSD, тем медленнее он работает. Твердотельные накопители с емкостью 0,5-1 ТБ действительно можно назвать скоростными, а вот версии на 128 и 256 ГБ, увы, нет. Чем меньше памяти, тем меньшее количество каналов  доступно контроллеру SSD. Это как попросить выкопать яму двух мускулистых человек вместо восьмерых.

Что будет дальше

Дальше — только интереснее. Совсем скоро появятся версии Optane Memory с емкостью 64 и 128 ГБ, а драйвер Intel Rapid обновится до 16-й версии. В ней опытные пользователи смогут самостоятельно выбирать, какую информацию кэшировать в памяти быстрого накопителя.

Также Intel планирует выпустить потребительскую версию Optane SSD, снизив стоимость продукта за счет отказа от многочисленных серверных технологий, которые простым пользователям ни к чему. А если заглянуть дальше в будущее, то в планах корпорации выпуск третьего компонента в семействе Optane — оперативной памяти для серверов на базе 3D X-Point.

Поделиться этой статьей

Другие темы

Инновационные технологии

Читать эту статью следующей

Read Full Story