Pamięć flash NAND w slotach DIMM: bardziej zmniejszyć opóźnień się już nie da

Ten rok przynosi wielkie innowacje w sprzętowej architekturze PC.Na pewno jedną z nich jest wyprodukowanie przez AMD procesoraKaveri, wprowadzającego na biurka heterogeniczną architekturęobliczeniową hSA, zrównującą ze sobą rdzenie CPU i GPU. Niemniejszym przełomem wydaje się rozwiązanie, o którym słychaćbyło do tej pory znacznie mniej. Co powiecie na bezpośredniepodłączenie pamięci flash NAND do złączy DIMM?Hierarchia pamięci w typowych architekturach PC została ustalonaw latach 90. Na szczycie mamy bardzo mało bardzo szybkiej pamięcipodręcznej pierwszego poziomu (L1), a pod nią trochę więcejpamięci podręcznej drugiego poziomu (L2), działającej jako bufordla znacznie wolniejszej pamięci RAM, kontrolowany przez układyprzewidujące, jakie dane będą rdzeniowi procesora potrzebne. Wniektórych serwerowych procesorach mamy do czynienia z kolejnymbuforem – pamięcią podręczną trzeciego poziomu (L3), opojemności nawet do kilkunastu megabajtów i szybkości wciążznacznie wyższej od ram. „Zwykłe PC” tutaj mają już pamięćRAM, obarczoną opóźnieniami rzędu kilkudziesięciu nanosekund. Nasamym dole mamy pamięci masowe flash NAND, podłączane przezkontrolery SATA lub szynę PCI Express. Im niżej procesor musisięgać po dane, tym opóźnienia są większe, i więcej czasuzajmuje operacja. Dla napędów flash NAND podłączanych przez SATAto już poziom kilkudziesięciu mikrosekund.Jesienią zeszłego roku firma Diablo Technologies zapowiedziała,że ma metodę, by podłączyć pamięć flash NAND bezpośrednio dogłównej magistrali pamięci. Deklaracje spotkały się ze sporymniedowierzaniem – pamięć masowa traktowana jest przecież przezkomputer zupełnie inaczej, przechowuje zapisane w niej dane, a czaszapisu/odczytu zajmuje o wiele dłużej, niż w wypadku DRAM.Przedstawiony przez Diablo referencyjnyprojekt o nazwie TeraDIMM/Memory Channel Storage okazał sięjednak rzeczywistym wynalazkiem, a nie kolejnym vaporware.Firma zbudowała specjalizowany układ typu ASIC (applicationspecific integrated circuit), działający jako translator poleceńkontrolera pamięci i umieściła go na standardowej płytce DIMM,zawierającej pamięci flash NAND.Układ taki może działać w dwóch trybach. W pierwszymprzedstawia się jako normalna pamięć masowa, którą systemoperacyjny może zamontować w swoim systemie plików, w drugimzachowuje się jak pamięć RAM ogromnych rozmiarów. Oczywiściesama szybkość ASIC-owego translatora tu nie wystarczy. DiabloTechnologies twierdzi, że układy TeraDIMM wykorzystują w tymdrugim trybie inteligentnie zarządzany bufor DRAM, pozwalającyzamaskować przed kontrolerem opóźnienia i przeprowadzać operacjezapisu w tle. Same operacje kopiowania bufora RAM do NAND odbywająsię bez uczestnictwa procesora.[yt=http://www.youtube.com/watch?v=6uzmsqIkGHg]Referencyjny moduł TeraDIMM miał pojemność 400 GB i można gostosować jako RAM, pod warunkiem posiadania przynajmniej jednegonormalnego modułu DIMM DDR. Diablo podkreśla, że chodzi tu przedewszystkim nie o konkurowanie z klasycznymi technologiami RAM, ale oominięcie opóźnień generowanych przez PCI Express i SATA dlapamięci masowej. Ta pomysłowa technologia znalazła już swojego pierwszegoproducenta. Pierwsze moduły pamięci typu TeraDIMM przedstawiłSanDisk – trafiają one właśnie na rynek pod nazwą ULLtra DIMM(Ultra Low Latency) i przeznaczone są dla nowych serwerów IBM-a zseriiX6 (a właściwie już niebawem serwerów Lenovo, gdyż IBM w tymtygodniu porozumiał się w kwestii odsprzedania części x86 swojegobiznesu serwerowego chińskiemu producentowi). Dzięki nowym układommożliwe będzie uzyskanie pamięci masowych o pojemności nawet 12,8TB, o wydajności odczytu/zapisu na poziomie 1 GB/s i opóźnieniachrzędu 5 mikrosekund.Na razie ta technologia do zwykłych zjadaczy chleba nie trafi,maszyny IBM-a znajdują zastosowanie przede wszystkim na giełdach,gdzie mikrosekundowe przewagi nad konkurencją przekładają się namilionowe zyski z transakcji kapitałowych, ale to dopiero początek.Gdy po raz pierwszy podłączono pamięci flash NAND do PCI Express,też nikt nie sądził, że znajdzie to zastosowanie na biurku,tymczasem Apple w swoich nowych Makach Pro całkowicie ominęłokontroler SATA.