Обзор накопителя Intel Optane SSD 900P

Появившиеся в начале этого года накопители Intel Optane наконец-то явили миру разрабатываемую в последние несколько лет память 3D XPoint, которой занимались такие гиганты, как Intel и Micron. Вот только кэширующие модели на 16 и 32 ГБ, которые сразу стали доступны – продукт довольно специфический, ориентированный на выполнение довольно ограниченных функций и непригодные к использованию в качестве загрузочного SSD. Да и не совсем это SSD, в том понимании, к которому все привыкли. Возможности 3D XPoint, по сути, остались неразъясненными. И вот буквально на днях компания Intel анонсировала выпуск SSD накопителей Intel Optane SSD 900P, обзор и тестирование которых уже появились на ряде известных ресурсов. Давайте и мы посмотрим, что же из себя представляют эти накопители.

Описание и характеристики

Изначально, выпуская свои первые накопители Optane, компания Intel не собиралась торопиться создавать SSD накопители на своей новой памяти. Видимо, время пришло, технология созрела, чипы памяти готовы к массовому употреблению. Готов и контроллер.

Готовы и накопители. Анонсирована модель 900P с двумя емкостями 280 ГБ и 480 ГБ. Представлены они в форм-факторах карты расширения под интерфейс PCIe и 2.5-дюймовом варианте с интерфейсом U.2.

Об их разработке и ожидаемом появлении слухи ходили уже довольно давно, причем предполагалось, что эти накопители будут поддерживать перспективную шину PCIe версии 4.0. Ан нет, это все еще PCIe 3.0. При этом используются 4 линии, как и в других SSD накопителях.

Технология 3D XPoint одной из своих наиболее сильных сторон считает, и по праву, очень низкие задержки (латентность). Заявлены значения менее 10 мкс как на чтение, так и на запись. Объявленные компанией Samsung накопители, которые должны появиться в следующем, 2018-м году, будут использовать перспективную и рассматриваемую как конкурента 3D XPoint фирменную память Z-NAND с латентностью 15 мкс.

Заявлены и высокие значения скорости чтения/записи. Впрочем, вот характеристики этих накопителей.

Согласитесь, характеристики оставляют двоякое впечатление. Какие параметры заставляют уважать? Конечно же время задержки (напомню, что у обычных SSD этот параметр составляет порядка 60-100 мкс), высокая износостойкость. Уточню, что DPDW – это Disk Write per Day (количество перезаписей диска в день). 10 полных перезаписей – это уже достойный результат.

А вот значения последовательных чтения/записи не сказать, что впечатляют. Такие цифры, и даже большие, уже видели у существующих на рынке SSD накопителей. Да и IOPS тоже такие уже встречались. И все же сухие цифры спецификации – это просто цифры.

Обращают на себя внимание и цифры в графе «Энергопотребление». Определенно, без радиаторов Optane не обойтись. Так и есть, в форм-факторе AIC чипы закрыты довольно массивным радиатором, ну а U.2 для охлаждения используется корпус.

Цель выпуска этих накопителей явно состояла не в поражении воображения невиданными скоростными показателями, а в существенном улучшении надежности и недостижимых, пока что, другими, временами задержек.

Упакован накопитель очень эффектно, и в комплекте идет ключ к альфа-версии игры Star Citizen, а также приобретение эксклюзивного корабля Sabre Raven, который можно будет использовать в игре.

Внутреннее устройство

На картинках показаны передняя и задняя поверхности платы для версий 480 ГБ (сверху) и 280 ГБ (снизу). Видно, что менее емкая модель имеет меньшее количество чипов памяти на задней поверхности платы. Чипы на передней поверхности через термоинтерфейс контактируют с закрывающим их радиатором.

Контроллер – фирменный, 7-канальный. Он имеет много общего с контроллером, используемым в SSD DC P3700/SSD 750, правда пришлось уменьшить количество каналов с 14 до 7. Сделано это, видимо, для обеспечения низких значений задержки. Что еще бросается в глаза, так это отсутствие кэширующей микросхемы DRAM. Это, впрочем, логично, если вспомнить, что скорость работы 3D XPoint гораздо ближе к скорости работы DRAM, нежели у NAND.

Имеет смысл обратить внимание на количество и расположение чипов памяти на плате. Имеем:

• Емкость 280 ГБ – 14х16 ГБ на передней поверхности и 7х16 ГБ на задней.
• Емкость 480 ГБ – 14х16 ГБ на передней поверхности и 14х32 ГБ на задней.

Ничего не заметили? Давайте посчитаем. Накопитель с 280 ГБ, если сложить емкости всех используемых чипов памяти, имеет объем 336 ГБ, а у старшей модели – это 560 ГБ. Почему же разнятся максимальная доступная и реальная емкости, как используется разница между этим значениями? Выделения под резервную область (Over-Provisioning) нет, т. к. память 3D XPoint не нуждается в этом.

Чипы памяти 3D XPoint не имеют места или не используют механизм коррекции ошибок (ECC). При этом адресация побитовая, похожая на таковую у RAM, а не у NAND. Возможно, Intel таким образом использует каналы своего контроллера, что получается конфигурация, схожая с RAID. Учитывая побитовую адресацию, надобность в дополнительном объеме для процедуры сборки мусора не нужна, как и сам этот процесс.

Скорее всего, дополнительный объем как раз и используется для коррекции ошибок, хранения служебных данных и, возможно, для замены вышедших из строя ячеек.

Тестирование

Графики, таблицы с результатами тестирования накопителей можно посмотреть на многих ресурсах, и скоро их будет еще больше, т. к. каждый более-менее серьезный «железячный» сайт проведет собственное тестирование накопителей. Я же несколько резюмирую те результаты, которые показывает Optane 900P.

Надо сказать, что накопитель действительно быстрый. Не во всех сценариях использования быстрейший, но тем не менее. Характерная особенность – стабильные графики чтения/записи при любых вариантах тестирования. Так, показывая не самый высокий результат при чтении на глубине очереди 1, при переходе на глубину очереди 2 достигает максимума и держится далее уже вне зависимости от увеличения глубины. Некоторые SSD накопители могут показывать чуть более высокие результаты при большой очереди запросов, но никто не демонстрирует такой стабильности результатов.

Похоже и при рандомном чтении 4K блоками. При глубине очереди запросов 1 результат наименьший для этого накопителя, но превышающий результат, показанный Samsung 960 в 4 раза. А ведь в этом «упражнении» самсунг лидер. Был.

К глубине очереди 4 достигается пик производительности и держится на этом уровне далее. Остальные накопители приближаются к этим значениям при глубине запросов 16 и более. При случайной записи 4K блоков разница существенно меньше, но все равно, Optane 900P среди лидеров.

Результаты на смешанных нагрузках, как последовательных, так и случайных  действительно впечатляют. Все же приведу пару скриншотов с сайта tomshardware.

Результат стабилен вне зависимости от глубины очереди запросов и в разы превышает результаты других накопителей.

Заключение

Можно с уверенностью сказать, что Optane 900P – лидер среди существующих накопителей. Во многом это достигается иной, нежели у традиционной NAND-памяти, организацией доступа к ячейкам памяти и существенно более низкой латентностью. Высокая производительность при низких значениях очередей запросов – это именно тот сценарий, который характерен для обычного компьютера. Как минимум не снижение показателей при увеличении глубины очереди вообще делает его универсальным, рассчитанным на любое применение.

Если каждая новая модель SSD хоть и прибавляет, но понемногу, в быстродействии, Optane 900P делает большой прыжок. Дополняет это еще и гораздо большая надежность и износостойкость ячеек, которая и не снилась NAND памяти.

Но есть и другая сторона. На данный момент использование Optane 900P в качестве системного накопителя на обычном домашнем ПК, пожалуй, избыточно. Вряд ли при «бытовом» использовании действительно удается исчерпать все возможности таких SSD, как Intel 750, Samsung 960 Pro и даже 960 EVO. Для раскрытия всего их потенциала нужны соответствующие задачи.

Маленькие задержки позволят, например, в играх очень быстро подгружать большие сцены с высокой степенью детализации, но вот вопрос, а есть ли сейчас такие игры, такие объемы данных, готовы ли другие компоненты компьютера, сами игры к таким скоростям?

Эти накопители хорошо подойдут для рабочих станций, особенно для задач моделирования, рендеринга и т. п. Требования к объему памяти в таких задачах обычно весьма велики, и могут варьироваться от единиц гигабайт ОЗУ до десятков и даже сотен гигабайт. И тут появляется альтернатива. Да, по сравнению с памятью RAM накопители Optane медленнее, но когда речь идет о больших объемах данных, то необходимо либо существенно наращивать ОЗУ, либо обратить внимание на эти SSD на памяти 3D XPoint. Что дешевле, установить 128 ГБ или даже больше, или такой накопитель? Вот тут как раз и получается, что Optane 900P по параметру стоимости за 1 ГБ выгоднее.

Компания Intel привела пример использования 900P в конкретном использовании. В графическом пакете SideFX Houdini был проведен рендеринг небольшого анимированного ролика, содержащего 1.1 млрд. частиц воды. Использовался компьютер с 10-ядерным процессором, 64 ГБ памяти. В качестве накопителей использовались Samsung 960 Pro и Intel Optane 900P емкостью 480 ГБ.

Результаты говорят сами за себя. Использование Optane ускорило процесс в 2.7 раза.

Скажем и о цене на Optane 900P. 280-гигабайтная модель оценивается в 390$, а 480-гигабайтная – в 600$.

Представленные Intel накопители – это существенный шаг вперед. Технология 3D XPoint пока что находится на начальном этапе своего развития. Перспективы у нее наверняка большие. И не будем забывать, что на той или иной степени готовности к коммерческому использованию находятся альтернативные типы памяти – MRAM, ReRAM, память на нанотрубках.

Похоже, мы подходим к тому моменту, когда накопители перестают быть «бутылочным горлышком», ответственными за снижение общей производительности компьютера. А это потянет за собой качественное улучшение других компонентов, как аппаратной части, так и программной.