Производительность памяти

Ключевой характеристикой оперативной памяти является ее про­из­во­ди­тель­ность. Цен­т­раль­ный про­цес­сор (CPU) не мо­жет по­лу­чить дан­ные в лю­бой на­пе­ред ука­зан­ный мо­мент вре­ме­ни. Это­му ме­ша­ет при­ро­да DRAM — за­по­ми­на­ющих эле­мен­тов, ис­поль­зу­е­мых в ар­хи­тек­ту­ре пер­со­наль­ных плат­форм. Ячей­ка ди­на­ми­че­ской па­мя­ти со­сто­ит из ключа (тран­зис­то­ра) и сфор­ми­ро­ван­ной в нем самом ем­кос­ти. Если ем­кость за­ря­же­на — ячей­ка хра­нит ло­ги­че­скую «еди­ни­цу», ес­ли раз­ря­же­на — «ноль».

Простейшим примером организации па­мя­ти яв­ля­ет­ся по­сто­ян­ное за­по­ми­на­ю­щее уст­рой­ст­во. В та­кой па­мяти с дол­го­вре­мен­ным хра­не­ни­ем ин­фор­ма­ции оп­ре­де­ля­ю­щим эле­мен­том слу­жат пе­ре­мыч­ки в дву­мер­ном мас­си­ве про­вод­ни­ков. Из­на­чаль­но все стро­ки и столб­цы со­е­ди­не­ны меж­ду со­бой с по­мощью пе­ре­мы­чек — то­ко­про­во­дя­щих мос­ти­ков.

Головоломка в виде сегментной модели доступа к оперативной памяти стала победителем в соревновании процессора iAPX86 со всеми глав­ны­ми и неглавными соперниками в разработке пер­во­го по-настоящему пер­со­наль­ного компьютера. «Некоторые счи­та­ют, что Intel 8088 был худ­шим выбором из имевшихся в то время 16-бит­ных ми­к­ро­про­цес­со­ров».

Статическая память, ис­поль­зу­ю­щая в ка­че­ст­ве ячей­ки хра­не­ния по­лу­­про­во­д­ни­ко­вый триг­гер — тран­зис­тор­ную схе­му с дву­мя ус­той­чи­вы­ми со­сто­я­ни­я­ми, вос­тре­бо­ва­на со­вре­мен­ны­ми про­цес­со­ра­ми в ка­че­стве сверх­о­пе­ра­тив­но­го за­по­ми­на­ю­ще­го уст­рой­ст­ва. В рус­ском язы­ке та­ко­му уст­рой­ст­ву со­от­вет­ст­ву­ет ус­то­яв­ши­йся тер­мин — кэш-память (от англ. cache — за­пас­ник).

Появление в персональных платформах оперативной памяти Rambus Di­rect RAM, гармонично дополненное ее последующим исчезновением, по праву считается одним из наиболее драматичных моментов развития IT-ин­ду­с­т­рии. С тех пор прошло более десяти лет и прямые ана­ло­гии меж­ду RDRAM и HBM неуместны. Ра­ди­каль­ные пе­ре­ме­ны в кон­струк­ции опе­ра­тив­ных за­по­ми­на­ю­щих устройств открывают «окно воз­мож­но­с­тей» для ком­па­нии, рас­по­ла­га­ю­щей багажом интеллектуальной соб­ствен­но­сти в тех­но­ло­ги­ях вза­и­мо­дей­ствия DRAM и управляющей ло­ги­ки.

Одним из критериев готовности вычислительной платформы к ус­та­нов­ке энергонезависимых модулей оперативной памяти (NVDIMM) яв­ля­ет­ся на­ли­чие линии питания +12V. Контакты, к которым может быть при­ло­же­но это напряжение, пред­ус­мо­три­тельно за­ре­зер­ви­ро­ваны уже в стан­дарте DDR4. Теперь у гиб­рид­ных DIMM-модулей есть резервный ис­точ­ник для со­хра­не­ния содержимого DRAM в энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти.

Революционные изменения в аппаратной реализации систем хра­не­ния дан­ных неизбежно отражаются на архитектуре про­грам­мно­го обес­пе­че­ния. Apache Mnemonic, Java-фреймворк с от­кры­тым ис­ход­ным кодом, ре­а­ли­зу­ет библиотеку ввода-вывода, оптимизированную для поддержки NVMe уст­ройств и энер­го­не­за­висимой памяти Op­tane. Сходство с анон­си­ро­ван­ной тех­но­ло­ги­ей Intel Apache Pass, следует хотя бы уже из наз­ва­ния про­дук­та.

Широкое распространение NVMe-накопителей – не дань мо­де. Эту три­ви­а­ль­ную истину приходится вспоминать всякий раз, ког­да по­яв­ляются ре­ше­ния от ведущих производителей, де­мон­стри­ру­ю­щие ори­ги­нальные под­хо­ды к реализации способов и методов хранения ин­фор­ма­ции. Один из таких – NVRAM-драйв Flashtec для PCI Ex­press ши­ны.

В ожидании 3D XPoint набирают обороты инициативы по «скре­щи­ва­нию» опе­ративной и энергонезависимой памяти. Для этого создан впе­чат­ля­ю­щий технологический базис. Одним из камней в его основе стала под­держ­ка NVDIMM спецификацией ACPI 6.0, получившая дальнейшее развитие в виде концепции устойчивых систем. Исходя из этого, есть основания счи­тать, что архитектуру подсистем хранения данных ждут ра­дикальные из­ме­не­ния, суть которых в конвергенции технологий до­сту­па, хранения и об­ра­бот­ки информации в RAM.