Kliknąłeś w wilka brawo !

Najszybciej pracującymi pamięciami masowymi są obecnie te, które zawierają układy NAND/flash. Pamięci takie możemy spotkać zarówno w smartfonach, jak i w centrach danych, gdzie funkcjonują jako szybkie dyski SSD instalowane w serwerach. Wiele firm pracuje jednak nad nowymi technologiami, dzięki którym pamięci masowe będą pracować jeszcze szybciej. Jedną z nich jest HGST (Hitachi Global Storage Technologies; firma zależna od Western Digital), która zademonstrowała niedawno w USA na konferencji Flash Memory Summit urządzenie wykorzystujące taką nową technologię, twierdząc iż jest to obecnie najszybciej na świecie pracujący dysk SSD.

Urządzenie jest wyposażone w interfejs PCIe i przechowuje dane na układach scalonych bazujących na technologii PCM (Phase Change Memory). To nowy rodzaj nieulotnej pamięci (chociaż sama technologia PCM znana jest już od wielu lat), która pracuje dużo wydajniej od tradycyjnych pamięci NAND/flash. Układy PCM wykorzystują materiał podobny do szkła, który zmienia swój stan z gazowego na krystaliczny po przyłożeniu do niego niewielkiego napięcia. Jeden ze stanów materiału reprezentuje logiczne 0, a drugi 1. Tym materiałem jest chalkogenid mający postać cienkiego filmu.

Urządzenie zawiera interfejs PCIe i jak twierdzi HDST, jest w stanie wykonywać w ciągu jednej sekundy 3 mln operacji I/O (parametr IOPS) podczas operacji sekwencyjnego odczytywania bloków o długości 512 bajtów. Rozwiązanie jest obsługiwane przez eksperymentalny sterownik linuksowy (pod kontrolą takiego systemu pracuje komputer, w którym HDST instaluje urządzenie) oraz zainstalowane bezpośrednio w dysku SSD oprogramowanie firmware.

HGST informuje, że czas oczekiwania na dane (operacja random read) nie przekracza w przypadku tej pamięci 1,5 mikrosekundy. A warto pamiętać, że w przypadku pamięci NAND/flash parametr ten wynosi przeciętnie ok. 70 mikrosekund. HGST osiągnęła tak doskonałe wyniki łącząc w zaprezentowanym urządzeniu opracowane przez siebie rozwiązania sprzętowe oraz programistyczne. Dysk ma formę karty PCIe Gen2 x4, a zainstalowane w nim układy pamięci Phase Change Memory mają pojemności 1 Gb i są wytwarzane przy użyciu technologii 45 nanometrowej.

Firma opracowała rozwiązanie we współpracy z naukowcami pracującymi w University of California (San Diego; USA). Twierdzą oni, że pamięć pracuje tak szybko, że czas oczekiwania na dane nie przekracza w wielu przypadkach wartości jednej mikrosekundy. To osiągnięcie, jakim nie może się pochwalić żadna z dostępnych obecnie na rynku pamięci SSD opartych na układach NAND/flash. Trzeba jednak pamiętać, że komercyjne rozwiązania oparte na pamięciach PCM, takie które będą w stanie konkurować z pamięciami NAND/flash pod względem ceny, pojawią się na rynku najwcześniej za dwa lata.

Pamięci PCM mają również konkurentów. Są to przede wszystkim dwie technologie: RRAM (Resistive Random-Access Memory) i MRAM (Magnetic RAM). W układach RRAM w miejsce tradycyjnego krzemu pojawia się inny materiał. To memrystor, który jest w stanie zmieniać swoją oporność zależnie od kierunku przepływu prądu. Jedną z pierwszych firm, która zapowiedziała iż wprowadzi wkrótce na rynek taką pamięć, jest Crossbar. Mają to być układy scalone RRAM o pojemności 8 MB, produkowane przy użyciu technologii 40 nanometrów). Firma zapowiada jednak, że kolejne wersje układów RRAM będą w stanie magazynować dziesiątki, a następnie setki razy więcej danych, i będą produkowane przy użyciu technologii 28 nm.

Z kolei w układach MRAM (znanych również pod nazwą magnetyczny RAM) do zapamiętywania danych używane są nie ładunki elektryczne (tak jak ma to miejsce w tradycyjnych układach RAM), ale niewielkie pola magnetyczne. Jest to oczywiście również pamięć nieulotna, co oznacza, że dane są zachowywane (tak jak w przypadku pamięci flash) bez konieczności podtrzymywania zasilania. Pierwsze układy pamięci MRAM wprowadziła na rynek osiem lat temu firma Freescale. Nie zrobiły one jednak kariery, gdyż mogą przechowywać niewielkie ilości danych nie mówiąc już o tym, że są drogie.

Pamięciom masowym opartym na układach flash czy PCM muszą towarzyszyć szybkie interfejsy i kontrolery, takie jak te, które pracują zgodnie z najnowszym standardem NVMe (Non-Volatile Memory Express). Jego ratyfikacja miała miejsce w 2012 r. i technologia ta zaczyna dopiero ostatnio na dobre wkraczać do systemów pamięci masowych. I tak na przykład Samsung zaprezentował na początku tego roku swój pierwszy dysk SSD wspierający standard NVMe. Obecnie sterowniki NVMe dostępne są w wersjach dedykowanych dla systemów Linux i Windows, a w przygotowaniu są kolejne wersje, które będą zgodne z oprogramowaniem VMware, Solaris i UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).

Jednocześnie z dyskami SSD zawierającymi pamięci PCM, HGST zaprezentowała nowy akcelerator PCIe (serwerowa karta oznaczona symbolem FlashMAX III) oraz ServerCache (oprogramowanie obsługujące dyski SSD, które pełni rolę pojemnego i wydajnego bufora na dane). Bufor powoduje, że aplikacje przetwarzające duże porcje danych (np. Big Data) uzyskują dużo szybciej dostęp do potrzebnych im informacji.