SCM: Ποια είναι αυτή η μνήμη που έχει την καλύτερη μνήμη RAM και την καλύτερη μνήμη SSD;

Οδηγός Υλικού » Tutorials » SCM: Ποια είναι αυτή η μνήμη που έχει την καλύτερη μνήμη RAM και την καλύτερη μνήμη SSD;

Υπάρχει ένας συνεχής αγώνας στον κόσμο της πληροφορικής για την εύρεση νέων λύσεων μνήμης. Μία από τις προτεραιότητες είναι η επίτευξη μιας μνήμης που συνδυάζει τα καλύτερα και των δύο κόσμων: RAM και SSD. Δηλαδή, μια μνήμη τόσο γρήγορη όσο η κύρια μνήμη, αλλά με την χωρητικότητα και τη μη πτητική φύση της δευτερεύουσας μνήμης. Και εκεί οδεύουν τα πράγματα. το SCM που σας παρουσιάζουμε σήμερα…

Τρέχουσα ιεραρχία μνήμης

Υπενθυμίζουμε ότι η μνήμη στην τρέχουσα αρχιτεκτονική υπολογιστή έχει ιεραρχία μνήμης σε μορφή πυραμίδας, ξεκινώντας από την ταχύτερη, ακριβότερη και χαμηλότερη χωρητικότητα στην κορυφή, και καταλήγοντας στη φθηνότερη, πιο αργή και υψηλότερη χωρητικότητα στη βάση:

• 0 επίπεδοΣτην κορυφή έχουμε τους ταχύτερους από όλους, οι οποίοι είναι οι αρχεία της CPU, αν και έχει και τη μικρότερη χωρητικότητα. Τα μητρώα συνήθως κυμαίνονται σε μέγεθος από 32-bit έως 64-bit ή και περισσότερο. Ωστόσο, παρά τη μικρή τους χωρητικότητα, κατασκευάζονται από πολύ γρήγορα flip-flops και η πρόσβαση σε αυτά είναι δυνατή σε λιγότερο από 0.5 ns.
• 1 επίπεδοΑκριβώς κάτω από τους καταχωρητές βρίσκεται η προσωρινή μνήμη, από την L0 ή την L1 έως την LLC (Last Level Cache). Ορισμένα buffer μπορούν ακόμη και να συμπεριληφθούν εδώ, όπως η TLB, η οποία είναι επίσης ένας τύπος προσωρινής μνήμης. Δηλαδή, μπορούμε συχνά να βρούμε L1, L2 και L3, με λίγες εξαιρέσεις. Αυτή η μνήμη έχει συνήθως μεγαλύτερες χωρητικότητες από τους καταχωρητές, που κυμαίνονται από μερικά KB έως αρκετά MB. Ωστόσο, τα κελιά σε αυτήν τη μνήμη είναι SRAM. Αυτό τα καθιστά πολύ γρήγορα, αν και όχι τόσο γρήγορα όσο οι καταχωρητές, αλλά ταχύτερα από τα επίπεδα κάτω από αυτά. Εδώ μιλάμε για χρόνους πρόσβασης που είναι συνήθως από 1 ns έως μερικές δεκάδες νανοδευτερόλεπτα, ανάλογα με το επίπεδο, ή με άλλα λόγια, από περίπου 4 κύκλους ρολογιού CPU έως 50 ή 70 κύκλους στα υψηλότερα επίπεδα. Για παράδειγμα, μια L1 μπορεί να έχει τυπικούς χρόνους πρόσβασης 1 ns, ενώ η L2 θα μπορούσε να είναι περίπου 3.3 ns, η L3 μεταξύ 12.8 ns και η L4 στα 42.4 ns... Θα πρέπει επίσης να προστεθεί ότι τόσο το Επίπεδο 0 όσο και το Επίπεδο 1 βρίσκονται εντός της ίδιας της CPU στις τρέχουσες περιπτώσεις.
• 2 επίπεδοΑυτή είναι η γνωστή ως κύρια μνήμη ή κύρια μνήμη. Δηλαδή, η RAM (η εικονική μνήμη θα μπορούσε να συμπεριληφθεί εδώ, αν και να έχετε κατά νου ότι αυτό είναι ένα τμήμα που στεγάζεται στο Επίπεδο 3). Αυτή η μνήμη έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα από την προσωρινή μνήμη, αρκετά GB, αλλά είναι επίσης αλήθεια ότι οι χρόνοι πρόσβασης είναι πιο αργοί, περίπου 10 ns. Αυτό μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο μνήμης, καθώς η καθυστέρηση και η συχνότητα ρολογιού δεν είναι ίδιες σε όλες, αλλά απλώς για να σας δώσω μια αναφορά. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι μια μνήμη που αποτελείται από κελιά DRAM, πιο αργή από την SRAM, αλλά φθηνότερη, γεγονός που επιτρέπει αυτήν την υψηλότερη χωρητικότητα σε μια μέτρια τιμή. Τα Επίπεδα 0, Επίπεδο 1 και Επίπεδο 2 είναι μνήμες στις οποίες η CPU μπορεί να έχει άμεση πρόσβαση. Παρεμπιπτόντως, όπως γνωρίζετε, η GPU έχει επίσης τη δική της κύρια μνήμη ή VRAM, και γενικά είναι DRAM και επίσης HBM σε ορισμένες περιπτώσεις. Το HBM μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την CPU, αν και αυτό είναι πιο εξωτικό.
• 3 επίπεδοΗ μη πτητική μνήμη (NVM) μπορεί να συμπεριληφθεί εδώ, καθώς όλα τα προηγούμενα επίπεδα ήταν πτητικά, πράγμα που σημαίνει ότι όταν διακόπτεται η τροφοδοσία από τα κελιά μνήμης, το περιεχόμενό τους χάνεται. Αυτός ο τύπος μνήμης διατηρεί όλες τις αποθηκευμένες πληροφορίες ακόμα και όταν διακόπτεται η τροφοδοσία. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτός ο τύπος μνήμης δεν είναι προσβάσιμος απευθείας από την CPU και, σε πολλές περιπτώσεις, απαιτεί βοήθεια από το λειτουργικό σύστημα. Αυτό το επίπεδο αναφέρεται γενικά ως δευτερεύουσα μνήμη, όπως ακριβώς το Επίπεδο 1 αναφέρεται ως κύρια μνήμη. Το Επίπεδο 3 περιλαμβάνει σκληρούς δίσκους HDD και SSD. Οι πρώτοι είναι μαγνητικοί και έχουν χρόνους πρόσβασης περίπου 3 ms, ενώ οι δεύτεροι είναι πολύ ταχύτερες μονάδες μνήμης flash, με χρόνους πρόσβασης που μπορούν να είναι περίπου 0.1 ms. Όπως μπορείτε να δείτε, εδώ πηγαίνουμε από νανοδευτερόλεπτα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, αλλά πρέπει επίσης να ειπωθεί ότι είναι μια μνήμη που είναι σημαντικά φθηνότερη στην παραγωγή, επομένως μπορεί να υλοποιηθεί σε χωρητικότητες εκατοντάδων ή χιλιάδων GB ή TB.
• 4 επίπεδοΣε αυτήν την περίπτωση, οι χρόνοι πρόσβασης είναι μεγαλύτεροι από τους προηγούμενους και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να ξεπεράσουν τα 10 ms. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει αφαιρούμενα μέσα, οπτική μνήμη (CD/DVD/BD), μαγνητικές ταινίες και άλλες μνήμες εισόδου/εξόδου.

Εντάξει, αφού κατανοήσουμε αυτήν την πυραμίδα ή ιεραρχία μνήμης, το επόμενο βήμα είναι να αρχίσουμε να εξετάζουμε τι είναι το SCM...

Αναζητώντας την παγκόσμια μνήμη

Για να προσπαθήσουν να βελτιώσουν αυτήν την ιεραρχία μνήμης, οι ερευνητές αναπτύσσουν συνεχώς νέες τεχνολογίες και αναζητούν αυτό που ονομάζεται «παγκόσμια μνήμη»Αυτός ο όρος αναφέρεται σε μια συσκευή αποθήκευσης που μπορεί να συνδυάσει τα οικονομικά οφέλη της DRAM, την ταχύτητα της SRAM και τη μη πτητική φύση της μνήμης flash, ενώ παράλληλα έχει άπειρη και μακράς διαρκείας ανθεκτικότητα.

Προφανώς, η συγκέντρωση όλων αυτών των χαρακτηριστικών σε μια ενιαία αναφορά δεν είναι εύκολη, στην πραγματικότητα, Πολλοί ειδικοί αμφιβάλλουν ότι αυτό είναι εφικτό.. Μερικοί Τα απομνημονεύματα που έχουν κυκλοφορήσει πρόσφατα ενδέχεται να πληρούν ορισμένα από αυτά τα χαρακτηριστικά, αν και δεν αποτελούν οριστική λύση για τον έναν ή τον άλλο λόγο.

Αναφέρομαι σε μνήμες όπως FRAM ή FeRAM, MRAM, PCM, RRAM ή ReRAM, NRAM ή Nano-RAM, PRAM ή PCRAM, μνήμη memristor, PMC, μνήμη bubble, μνήμη racetrack, UltraRAM (υπό διερεύνηση ημιαγωγοί όπως InGaAs, GaSb, AlGaAs, GaAs, AlSb, InAs), 3D XPoint, Millipede, μνήμη FeFET, NOVRAM, κ.λπ. Όλες τους με ενδιαφέροντα πλεονεκτήματα, αλλά και μειονεκτήματα που δεν τις καθιστούν κατάλληλες για να θεωρηθούν καθολικές μνήμες και που μπορούν να αντικαταστήσουν τα επίπεδα 2 και 1, όπως φαίνεται στην προηγούμενη πυραμίδα, καθώς και να παρεμβληθούν ως μνήμη μεταξύ της κύριας και της δευτερεύουσας μνήμης.

Τι είναι η NVRAM;

La NVRAM (Μη πτητική μνήμη τυχαίας προσπέλασης) Είναι ένας τύπος μνήμης τυχαίας προσπέλασης όπως η RAM, αλλά δεν χάνει τα δεδομένα της όταν δεν εφαρμόζεται ρεύμα σε αυτήν, καθιστώντας την μη πτητική. Η ιδέα είναι να επιτευχθεί αυτή η μνήμη με τις ιδιότητες της SRAM ή της DRAM όσον αφορά την ταχύτητα πρόσβασης, αλλά χωρίς να χαθούν οι αποθηκευμένες πληροφορίες, όπως η δευτερεύουσα μνήμη. Αυτή θα μπορούσε να είναι μια καλή τεχνολογία για χρήση σε πολλά μέτωπα, από την αποθήκευση υλικολογισμικού έως τους μικροελεγκτές για τη βιομηχανία ή για χρήση σε εφαρμογές HPC, εφαρμογές αεροδιαστημικής, IoT, κατανεμημένη υπολογιστική, εφαρμογές εικονικής μηχανής, μεταξύ άλλων.

Σκέψου τους πάντες τα οφέλη Τι θα είχε αυτή η μνήμη σε σύγκριση με την τρέχουσα συμβατική πυραμίδα, όπως:

• Όντας τόσο γρήγορη όσο η DRAM ή η SRAM, επιτυγχάνει πολύ γρήγορους χρόνους πρόσβασης, επιτρέποντάς της να χρησιμοποιηθεί ως κύρια μνήμη.
• Δεδομένου ότι είναι μη πτητική, η κατανάλωσή της θα ήταν πολύ χαμηλή, καθώς δεν θα απαιτούνταν κύκλοι ανανέωσης και συνεχής τροφοδοσία της μνήμης, όπως συμβαίνει με την πτητική μνήμη.
• Μπορούν να επιτευχθούν μεγάλες χωρητικότητες για την αποθήκευση μεγάλου όγκου πληροφοριών.
• Αυτά τα κελιά έχουν επίσης καλύτερη αξιοπιστία από τα τρέχοντα κελιά flash, επομένως τα δεδομένα μπορούν να αποθηκευτούν μακροπρόθεσμα, χωρίς να αλλοιώνονται μετά από χιλιάδες ή εκατομμύρια κύκλους όπως συμβαίνει σήμερα με αυτά τα άλλα κελιά. Όπως γνωρίζετε, ανάλογα με το αν το Τα κελιά μνήμης flash είναι NOR, NAND ή παράγωγα, η αξιοπιστία μπορεί να είναι λίγο πολύ σύντομη.

Αυτή η επίμονη μνήμη θα μπορούσε να είναι η λύση σε ορισμένα από τα τρέχοντα προβλήματα, δεδομένων των τεχνολογικών περιορισμών που υπάρχουν και του κενού ή χάσμα επιτευγμάτων ρεύμα μεταξύ RAM και CPU.

Όπως γνωρίζετε, αυτή τη στιγμή υπάρχουν κάποια λύσεις Αυτά περιλαμβάνουν ταχύτερη πτητική μνήμη για την αποθήκευση πληροφοριών κατά τη χρήση, επιτρέποντας ταχύτερη πρόσβαση. Όταν η παροχή ρεύματος πρόκειται να διακοπεί, το περιεχόμενο μεταφέρεται σε μη πτητική μνήμη. Ωστόσο, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να συμπεριληφθούν δύο τύποι μνήμης, κάτι που αυξάνει το κόστος παραγωγής, μεταξύ άλλων προβλημάτων. Αλλά με αυτές τις μονάδες, θα έχετε τα πάντα σε ένα.

Πρόσφατα έχουν τεθεί σε εφαρμογή ορισμένα πρότυπα, όπως π. η NVDIMM, δηλαδή μια μορφή DIMM (Dual In-line Memory Module - Διπλή Ενσωματωμένη Μονάδα Μνήμης) για αυτόν τον τύπο μόνιμης ή μη πτητικής μνήμης. Με αυτόν τον τρόπο, αυτές οι μνήμες θα μπορούσαν να υλοποιηθούν σε μορφή ενότητας όπως η τρέχουσα μνήμη RAM και να εγκατασταθούν σε υποδοχές παρόμοιες με αυτές που είναι διαθέσιμες σήμερα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις συμβατικές μνήμες DRAM, θα έχουν τα πλεονεκτήματα που αναφέρονται παραπάνω.

Οι μνήμες NVDIMM εξελίχθηκαν από την τεχνολογία που είναι γνωστή ως BBU DIMM (Μνήμη DIMM με υποστήριξη μπαταρίας), η οποία χρησιμοποιούσε μια εφεδρική μπαταρία για να διατηρεί την ισχύ σε μια πτητική μνήμη για έως και 72 ώρες σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Ωστόσο, αυτός δεν είναι ο στόχος αυτής της SCM ή της καθολικής μνήμης, καθώς η χρήση μπαταριών σημαίνει ότι πρέπει να φορτιστούν ή να αντικατασταθούν, έχει μεγαλύτερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο και ούτω καθεξής.

Αυτή η βοηθητική πηγή τροφοδοσίας είναι απαραίτητη για να επιτρέψει στην κύρια πτητική μνήμη να μεταφέρει το περιεχόμενό της στη μη πτητική μνήμη σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Προς το παρόν, υπάρχουν επίσης ορισμένες μονάδες NVDIMM που δεν βασίζονται σε μπαταρίες, αλλά σε υπερκαταναλωτές, δηλαδή, πυκνωτές υψηλής χωρητικότητας που είναι γεμάτοι κατά τη χρήση και όταν συμβεί ξαφνική διακοπή ρεύματος, έχουν αρκετή ενέργεια ώστε να παραμείνουν ενεργοί για αρκετό χρονικό διάστημα ώστε να αποτραπεί η απώλεια δεδομένων.

Ορισμένες από αυτές τις λύσεις χρησιμοποιήθηκαν αρχικά για την προσωρινή αποθήκευση ορισμένων προσαρμογέων διαύλου κεντρικού υπολογιστή (HBA) για μονάδες δίσκου RAID, επιτρέποντας στην προσωρινή μνήμη να επιβιώσει σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Ωστόσο, όπως θα δείτε, έχουν εφαρμογές πέρα ​​από αυτό.

Προκειμένου να διευρυνθεί η χρήση αυτών των συστημάτων, έχουν δημιουργηθεί ορισμένα πρότυπα βάσει του JEDEC για NVDIMM που πρέπει να γνωρίζετε, όπως:

• NVDIMM-F: Πρόκειται για ένα πρότυπο υποδοχής για μονάδες DIMM με τσιπ μνήμης flash. Οι χρήστες του συστήματος πρέπει να συνδυάσουν την DIMM αποθήκευσης με μια παραδοσιακή DRAM DIMM, δηλαδή τις δύο μονάδες ξεχωριστά. Διατίθεται από το 2014, με προϊόντα όπως το 3D XPoint PCM που ανακοινώθηκε από την Intel και την Micron Technology.
• NVDIMM-NΣε αυτήν την περίπτωση, και οι δύο τύποι μνήμης συνδυάζονται σε μία μόνο μονάδα DIMM. Δηλαδή, έχουμε αποθήκευση flash και παραδοσιακή DRAM στην ίδια μονάδα. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να έχει άμεση πρόσβαση στην παραδοσιακή DRAM ενώ το σύστημα λειτουργεί. Σε περίπτωση διακοπής ρεύματος ή τερματισμού λειτουργίας, η μονάδα εκκαθαρίζει τα δεδομένα από την πτητική παραδοσιακή DRAM σε μόνιμη μνήμη flash και τα αντιγράφει ξανά όταν αποκατασταθεί το ρεύμα. Μια μικρή εφεδρική πηγή τροφοδοσίας χρησιμοποιείται για τη μονάδα ενώ τα δεδομένα αντιγράφονται από την DRAM στη μνήμη flash. Η Sony και η Viking Technology ανακοίνωσαν επίσης μια μνήμη για αυτόν τον τύπο υποδοχής που βασίζεται σε ReRAM.
• NVDIMM-PΗ προδιαγραφή : εμφανίστηκε τον Φεβρουάριο του 2021, επιτρέποντας τη μόνιμη κύρια μνήμη, με αυτές τις νέες SCM ή καθολικές μονάδες μνήμης να αναδύονται. Επιπλέον, θα μπορούσαν να μοιράζονται πανομοιότυπες διασυνδέσεις με τις DIMM των DDR4 ή DDR5. Επομένως, θα μπορούσαν να αντικατασταθούν. Παραδείγματα αυτού του τύπου περιλαμβάνουν τη μονάδα Samsung/Netlist που ανακοινώθηκε το 2015, η οποία πιθανώς βασίστηκε στο Z-NAND.
• NVDIMM-XΑυτό δεν είναι πρότυπο JEDEC, αλλά είναι επίσης ενδιαφέρον. Σε αυτήν την περίπτωση, έχουμε μια μονάδα μνήμης DIMM DDR, αλλά με αποθήκευση flash NAND, που αναπτύχθηκε από την Xitore.

Εντάξει, τώρα θα προχωρήσουμε στο SCM, το οποίο σχετίζεται με όλα όσα εξήγησα εδώ, όπως θα δείτε, αλλά ήταν απαραίτητο να το εξηγήσω αυτό πριν ξεκινήσουμε να δουλεύουμε με αυτή τη νέα έννοια...

Τι είναι το SCM;

La SCM (Μνήμη Κλάσης Αποθήκευσης), η οποία αποτελεί το κύριο θέμα αυτού του άρθρου, είναι ένας τύπος φυσικής μνήμης που επιχειρεί να καθιερωθεί ως καθολική μνήμη ή τουλάχιστον να καλύψει ορισμένες από τις βάσεις της. Με την SCM, έχουμε μια μνήμη που συνδυάζει τα καλύτερα της δυναμικής μνήμης τυχαίας προσπέλασης (DRAM), τα καλύτερα της μνήμης flash NAND και μια πηγή ενέργειας για τη διατήρηση δεδομένων.

Εν ολίγοις, αυτό που θα πετύχουμε με ένα SCM είναι να έχουμε ένα η πρόσβαση (εγγραφή και ανάγνωση) στα δεδομένα είναι ταχύτερη από την πρόσβαση σε δεδομένα σε τοπικά συνδεδεμένες μονάδες SSD μέσω PCIe, μαγνητικών σκληρών δίσκων (HDD) και εξωτερικών συστοιχιών αποθήκευσης. Η SCM είναι πιο ανθεκτική από την DRAM και μπορεί να διαβάζει και να γράφει δεδομένα έως και 10 φορές πιο γρήγορα από τις μονάδες NAND. Ωστόσο, μπορούν επίσης να επιτευχθούν υψηλότερες χωρητικότητες από τη συμβατική RAM σε προσιτό κόστος, καθώς και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τις τρέχουσες μονάδες SSD.

Μία από τις εφαρμογές στις οποίες μπορούν να αξιοποιηθούν αυτές οι μνήμες SCM είναι σε κέντρα δεδομένωνΚαι μπορούν να συνεισφέρουν:

• ΚαθυστέρησηΔιαθέτουμε ένα μέσο αποθήκευσης υψηλής απόδοσης με χαμηλή καθυστέρηση, που σημαίνει ταχύτερους χρόνους πρόσβασης από τα δευτερεύοντα μέσα αποθήκευσης. Αυτός είναι ένας θετικός παράγοντας για φόρτους εργασίας που απαιτούν χειρισμό μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων με καλή απόδοση.
• ΕπίμονοςΤο εφεδρικό τροφοδοτικό διασφαλίζει ότι τα δεδομένα και ο κώδικας προγράμματος διατηρούνται σε περίπτωση βλάβης του συστήματος ή απώλειας ρεύματος. Αυτό παρέχει ένα επίπεδο μόνιμης αποθήκευσης με δυνατότητα διευθυνσιοδότησης byte μεταξύ της DRAM και της μνήμης flash. Η χρήση του SCM επεκτείνει την γρήγορη απόδοση της DRAM σε μη πτητική αποθήκευση. Επομένως, όταν αποκατασταθεί το ρεύμα, το σύστημα μπορεί να συνεχίσει ακριβώς από εκεί που σταμάτησε, χωρίς να χάσει δεδομένα ή χρόνο - κάτι ζωτικής σημασίας σε συστήματα υψηλής διαθεσιμότητας. Επιπλέον, σε πολλές περιπτώσεις, η ανάγκη για συνεχή ανανέωση θα εξαλείφεται.
• Λιγότερη εξάρτηση από δευτερεύοντα μέσαΜε το SCM, χρειάζεται να μετακινούνται λιγότερα δεδομένα μεταξύ της κύριας μνήμης και της δευτερεύουσας μνήμης, καθώς έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα. Αυτό μειώνει το φόρτο εργασίας της CPU όταν χρειάζεται το λειτουργικό σύστημα να έχει πρόσβαση σε δευτερεύοντα μέσα, όπως εξήγησα νωρίτερα, γεγονός που αυξάνει την απόδοση. Μια συσκευή SCM μπορεί να έχει ταχύτητες σχεδόν τόσο γρήγορες όσο η DRAM και η στατική RAM (SRAM), αλλά με το πλεονέκτημα της διατήρησης της μνήμης.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του SCM

Όπως έχω σχολιάσει σε όλο το άρθρο, η χρήση του SCM μπορεί να έχει μεγάλα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τη συμβατική μνήμη, όπως μεγαλύτερη χωρητικότητα από τις τρέχουσες DRAM, με παρόμοιους ή ταχύτερους χρόνους πρόσβασης, αλλά χωρίς την αστάθεια της τελευταίας. Επιπλέον, πολλές από τις νέες τεχνολογίες που βρίσκονται υπό ανάπτυξη προσφέρουν επίσης μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση, η οποία είναι σημαντική στα κέντρα δεδομένων. Και, σε περίπτωση τοπικής τροφοδοσίας σε έναν κόμβο, τα δεδομένα δεν θα χαθούν. Είναι επίσης σημαντικό να θυμόμαστε ότι τα δεδομένα που τοποθετούνται στο SCM ακολουθούν μια μικρότερη διαδρομή εισόδου/εξόδου και μειώνουν τη συλλογή απορριμμάτων σε μεγάλα μπλοκ δεδομένων.

Στην πληροφορική, η συλλογή απορριμμάτων ή GC είναι ένας τρόπος αυτόματης διαχείρισης μνήμης. Η GC επιχειρεί να ανακτήσει μνήμη που έχει διατεθεί από ένα πρόγραμμα αλλά δεν χρησιμοποιείται πλέον. Με άλλα λόγια, απελευθερώνει αυτόν τον πόρο μνήμης. Αυτό απαλλάσσει το πρόγραμμα από την υποχρέωση εκτέλεσης εργασιών διαχείρισης μνήμης. Με άλλα λόγια, δεν χρειάζεται να καθορίσει ποια αντικείμενα θα ανακατανείμει και θα απελευθερώσει.

Αλλά, παρά τα πλεονεκτήματά τους, έχουν επίσης Μερικά μειονεκτήματα, γι' αυτό και δεν έχουν ακόμη υιοθετηθεί ευρέως. Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα είναι ότι βασίζονται σε τεχνολογίες που βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη ή πρέπει να ωριμάσουν, καθώς τα πρώτα προϊόντα που κυκλοφόρησαν δεν έχουν φτάσει στα όρια των θεωρητικά αναμενόμενων δυνατοτήτων. Επιπλέον, επειδή πρόκειται για εξωτικές τεχνολογίες, μπορεί να είναι πιο ακριβά στην παραγωγή τους.

Παραδείγματα προϊόντων SCM

Όπως έχω αναφέρει παραπάνω, υπάρχουν μερικά παραδείγματα προϊόντων που έχουν κυκλοφορήσει στην αγορά και θεωρούνται τύποι εμπορικών εφαρμογών SCM, όπως:

• Intel Optane: κυκλοφόρησε το 2018, ένα προϊόν που αναπτύχθηκε ειδικά για εφαρμογές HPC, AI, μεταξύ άλλων, επιτρέποντας βελτιώσεις στην απόδοση χάρη σε αυτήν τη μνήμη SCM που βασίζεται στο 3D XPoint, μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την Micron. Παρόλο που κυκλοφόρησαν διάφορες μορφές αυτής της μνήμης, όπως μορφές M.2 NVMe, κάρτες επέκτασης PCIe, υπήρχε επίσης μία σε μορφή DIMM που ονομάζεται Optane Persistent Memory ή PMem. Οι χωρητικότητες αυτών των μονάδων DIMM κυμαίνονταν από 128 GB έως 512 GB ανά μονάδα. Ωστόσο, το 2021 η Intel αποφάσισε να σταματήσει την ανάπτυξη αυτής της μνήμης και ο στόχος επικεντρώθηκε στο ανοιχτό πρότυπο Compute Express Link (CXL), το οποίο φαινόταν πιο πολλά υποσχόμενο.
• Samsung Z-SSDΗ νοτιοκορεατική εταιρεία θα δημιουργούσε επίσης ένα μέσο χαμηλής καθυστέρησης, τύπου SCM, βασισμένο σε διαφορετική τεχνολογία από την προηγούμενη. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε μια παραλλαγή του V-NAND, που ονομάζεται Z-NAND, και η οποία οργανώθηκε σε 48 στρώματα κελιών μνήμης βασισμένα σε τρανζίστορ κινητής πύλης.
• Μονάδες επέκτασης μνήμης Western Digital Ultrastar DC ME200: μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επέκταση της υπάρχουσας μνήμης συστήματος, την ενθάρρυνση της ενοποίησης διακομιστών και τη μείωση της πολυπλοκότητας της διαίρεσης μεγάλων συνόλων δεδομένων πολλών terabyte σε πολλαπλούς διακομιστές. Πρόκειται για μια λύση SCM που χρησιμοποίησε η AMD για τα συστήματά της που βασίζονται στο EPYC για να ανταγωνιστεί τη λύση της Intel.
• Kioxia XL-Flash SCMΑυτή η εταιρεία, παλαιότερα γνωστή ως Toshiba Memory, ανέπτυξε επίσης τη δική της τεχνολογία SCM, γνωστή ως εξής. Αυτά τα προϊόντα χρησιμοποιούσαν έναν παράγοντα μορφής τύπου SSD, αλλά με σχέδια να την φέρουν στο δίαυλο DRAM.
• Έξυπνες Τεχνολογίες Modular DuraMemoryΑυτή η άλλη λύση μόνιμης μνήμης σε μονάδες είναι επίσης ένα άλλο αξιοσημείωτο παράδειγμα, αν και σε αυτήν την περίπτωση έχει σχεδιαστεί για βιομηχανία και περιβάλλοντα όπου η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία υπό αντίξοες συνθήκες είναι απαραίτητες.

Όλες αυτές οι εξελίξεις, μεταξύ άλλων, οδήγησαν σε πολλούς μεγάλοι προμηθευτές Οι εταιρείες πληροφορικής, ιδίως οι εταιρείες HPC, θα ενδιαφερθούν για αυτά τα προϊόντα και θα τα συμπεριλάβουν στις λύσεις τους. Μερικά παραδείγματα χρήσης SCM σε εμπορικά και εταιρικά συστήματα περιλαμβάνουν:

• Dell EMCΗ αμερικανική εταιρεία ανακοίνωσε ότι θα χρησιμοποιήσει το Intel Optane PMem για να βελτιώσει την απόδοση των συστημάτων PowerMax SAN.
• Η Hewlett Packard Enterprise (HPE)θα έκανε επίσης μια εισβολή στο SCM με εταιρικές λύσεις όπως τα Nimble SAN, βασισμένα στο Optane.
• Hitachi Vantara: Η ιαπωνική εταιρεία προσέφερε επίσης την πλατφόρμα εικονικής αποθήκευσης σειράς 5000, με την επιλογή χρήσης SCM από τους χρήστες, η οποία λειτουργεί ως buffer ή cache memory.
• Lenovo: Ο κινεζικός γίγαντας των προσωπικών υπολογιστών και της HPC αναμένεται επίσης να ανακοινώσει την υποστήριξη του Intel Optane για τους διακομιστές ThinkSystem.
• MemVergeΙδρυμένη το 2017, αυτή η νεοσύστατη εταιρεία ανέπτυξε ένα σύστημα γνωστό ως Memory Machine, το οποίο εικονικοποίησε την DRAM και την Intel Optane για να δημιουργήσει ένα μέσο αποθήκευσης υψηλής χωρητικότητας και μόνιμου χαρακτήρα. Η ιδέα ήταν να χρησιμοποιηθούν αυτά τα συστήματα για στιγμιότυπα, αναπαραγωγή διακομιστών και άλλους σκοπούς.
• NetApp: σχεδίασε το λογισμικό Memory Accelerated Data (Max Data). Αυτό το έργο χρησιμοποιεί την τεχνολογία Pleexistor και υποστηρίζει το Intel Optane SCM.
• Καθαρή αποθήκευσηΗ ιδέα πίσω από αυτήν την εταιρεία ήταν να συνδυάσει τη μνήμη flash NVMe και τις μονάδες που ανέπτυξε η ίδια και ονομάστηκε DirectMemory, με αποτέλεσμα αυτό που ήταν εμπορικά γνωστό ως FlashArray//X all-flash, χρησιμοποιώντας συσκευές Intel Optane διπλής θύρας.
• StorOneΠαρόμοιο με το προηγούμενο, καθώς το All-Flash Array.next είναι ένα σύστημα που συσκευάζει μνήμη Optane μαζί με μνήμη Intel QLC 3D NAND και διαχειρίζεται από το λογισμικό S1.
• Τεράστια δεδομέναΑυτή η άλλη εταιρεία δημιούργησε ένα buffer εγγραφής που βασίζεται σε SCM για την επιτάχυνση των φόρτων εργασίας τεχνητής νοημοσύνης.

Το μέλλον του SCM

Εν ολίγοις, έχουμε δει κάποιες προσπάθειες για τεχνολογίες και προϊόντα που χρησιμοποιούν κάποια μορφή SCM, αλλά δεν έχουν κατακτήσει πλήρως την αγορά για τον έναν ή τον άλλο λόγο. Απαιτείται ακόμη ανάπτυξη, καθώς και η ωριμότητα ορισμένων από τις τεχνολογίες στις οποίες βασίζονται αυτές οι συσκευές. Και, παρά την απαισιοδοξία πολλών, αυτή η έκθεση μπορεί να έχει ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον.