Dos en uno: Intel Optane Memory H10 (Parte 1)

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El almacenamiento en caché SSD ha existido durante mucho tiempo y le permite obtener el máximo rendimiento de los dispositivos de almacenamiento rápido. En los últimos años, los productos Intel Optane que utilizan memoria 3D XPoint no volátil han gobernado en el ámbito de las unidades pequeñas, costosas y muy rápidas. Con la memoria caché de memoria Optane de tercera generación de Intel, el rendimiento de Optane calificará para un nuevo segmento de productos.



Las primeras unidades de memoria Optane fueron pequeñas unidades SSD NVMe diseñadas para acelerar el acceso a unidades SATA más lentas, especialmente unidades de disco duro mecánicas. Intel continúa utilizando SSD de memoria Optane para almacenar en caché otros SSM NVMe, centrándose en una combinación de memoria flash Optane y QLC NAND. Ahora han puesto ambos tipos de SSD en el mismo módulo M.2 para crear el nuevo Optane Memory H10.

Por primera vez, Intel Optane Memory H10 le permite a Intel implementar su tecnología de almacenamiento en memoria caché Optane en ultrabooks, donde hay espacio para un solo SSD, no hay nada que hablar sobre SATA. La compresión de dos discos en un módulo M.2 de 80 mm de un solo lado fue posible, en particular, debido a la alta densidad de la memoria flash QLC NAND de cuatro bits de Intel. El SSD Intel 660p QLC tiene mucho espacio libre en la placa en las versiones de 1 TB y 512 GB, el caché Optane puede compensar las deficiencias del QLC NAND en rendimiento y durabilidad. Incluso con la colocación de dos tipos de memoria en un módulo, el diseño del H10 es muy simple.



El Optane Memory H10 no utiliza ningún nuevo ASIC u otro hardware para hacer que los módulos de accionamiento Optane y QLC se vean como un solo dispositivo. El almacenamiento en caché está totalmente controlado por software, y el sistema host accede de forma independiente a Optane y al QLC H10. Cada mitad de la unidad tiene dos carriles PCIe dedicados. Anteriormente, todos los SSD de memoria Optane eran dispositivos PCIe x2, por lo que no pierden nada en el nuevo dispositivo. Pero Intel 660p utiliza un controlador 4x Silicon Motion NVMe, que ahora está limitado a dos líneas de PCIe. Aunque, francamente, el 660p casi nunca requirió más ancho de banda del que puede proporcionar el canal x2, por lo que esto no es realmente un cuello de botella.



Con los SSD QLC lentos y los SSD rápidos Optane en el mismo dispositivo Intel, fue difícil tomar decisiones difíciles sobre el rendimiento de la unidad. Para dos grandes capacidades H10 (512 GB y 1 TB), se declaran velocidades de lectura secuenciales de más de 2 GB / s. Esto refleja la capacidad del software Intel Optane Memory para extraer datos de QLC y Optane H10 al mismo tiempo. La grabación también puede alternar entre diferentes tipos de memoria, pero la calificación máxima no excede ningún límite obvio para el rendimiento de ninguno de los dispositivos. Las especificaciones para E / S aleatorias para el H10 se encuentran entre el rendimiento de la memoria Optane y los dispositivos SSD 660p, pero mucho más cerca del rendimiento de Optane. Intel no está tratando de anunciar la tasa de aciertos de caché ideal, pero esperan que sea suficiente para un uso real.

El caché Optane debería reducir la carga que escribe el QLC H10, pero Intel aún estima la resistencia de todo el dispositivo como el mismo disco 0.16 reescribe por día. Esta es la misma resistencia que los SSD QLC 660p.







Las fotografías de marketing de Intel Optane Memory H10 presentan una SSD con una PCB de dos colores para enfatizar la naturaleza dual de la unidad, pero de hecho la placa de la unidad es monocroma. El diseño de la placa es único gracias a dos controladores y tres tipos de memoria, pero también muestra claramente los dos productos discretos en los que se basa. La mitad de la unidad con QLC NAND está más cerca del conector M.2 y está equipada con un controlador SM2263, más un paquete DRAM y NAND. Las conocidas conexiones de prueba / depuración de Silicon Motion se encuentran en el límite entre NAND y Optane. El lado de Optane contiene un pequeño controlador Intel Optane, un único paquete de memoria 3D XPoint y la mayoría de los componentes de administración de energía. Las unidades de estado sólido Intel SSD 660p y anteriores con memoria Optane tenían mucho espacio libre en las placas de circuito impreso; El Optane Memory H10 está lleno y probablemente tenga la mayoría de las partes entre cualquier SSD M.2 en el mercado.



A primera vista, el software de memoria Optane apenas ha cambiado; a menos que ahora haya más flexibilidad para elegir dispositivos de almacenamiento en caché. (Intel anunció la compatibilidad mejorada de la memoria Optane para los procesadores Pentium y Celeron en plataformas que ya eran compatibles con los procesadores Core). Si el volumen de arranque se almacena en caché, el software Intel permite al usuario almacenar en caché los archivos y aplicaciones seleccionados para evitar que se eliminen de la caché. Aparte de esta opción, no hay configuraciones de comportamiento de caché.

Algunos sistemas de venta OEM equipados con memoria Optane informaron los tamaños de memoria como la suma de DRAM y Optane. Eso tendría sentido cuando hablamos de los módulos de memoria de solo lectura Optane DC conectados al controlador de memoria del procesador; lo que es engañoso es el hecho de que el producto Optane en cuestión es un SSD.

Inicialmente, la Optane Memory H10 será una pieza solo para OEM. El nuevo SSD estará disponible para los consumidores solo como un componente de nuevos sistemas, principalmente computadoras portátiles. Intel está considerando la posibilidad de lanzar el H10 en el comercio minorista, tanto como producto independiente como parte del kit NUC, no se ha anunciado ningún momento. Sus socios de placas base han estado preparando el escenario para el soporte H10 durante casi un año, y muchas placas base de la serie 300 de escritorio ya admiten H10 con el último firmware disponible públicamente.

Compatibilidad de plataforma

Colocar dos dispositivos PCIe en la misma tarjeta M.2 es nuevo, por decir lo menos. Intel ya ha instalado dos controladores SSD en una placa de circuito: en los SSD corporativos de alta gama, por ejemplo, P3608 y P4608, pero estas unidades usan chips de conmutador PCIe para dividir la conexión del host x8 en dos hosts x4 para cada uno de los dos controladores NVMe en la placa . Este enfoque infla el TDP del dispositivo a 40 vatios, lo que no es en absoluto útil bajo las limitaciones de M.2.

Existen varias tarjetas de expansión PCIe que le permiten conectar cuatro SSD PCIe M.2 a través de una ranura PCIe x16. Algunas de estas tarjetas incluyen conmutadores PCIe, pero la mayoría usa un sistema host que admite puertos PCIe duales para dividir un puerto x16 en cuatro puertos x4 independientes. Las CPU de consumo convencionales generalmente no admiten esto, y se limitan a dividir x8 + x4 + x4 o solo x8 + x8, y solo cuando las líneas se redirigen a diferentes ranuras para admitir el uso de múltiples GPU. Es más probable que los últimos procesadores para servidores y estaciones de trabajo admitan la separación de puertos hasta x4, pero el soporte de la placa base para habilitar esta función no está en todas partes.

Incluso en los procesadores donde la ranura x16 se puede dividir en cuatro puertos x4, la separación adicional hasta los puertos x2 es rara o no es posible en absoluto. Los chips que admiten muchos carriles PCIe, como los puertos estrechos x2 o x1, son chips southbridge / PCH en la mayoría de las placas base. Como regla general, no admiten puertos más anchos que x4, porque este es el ancho normal de la conexión al procesador.

Basado en lo anterior, probamos Optane Memory H10 con casi todos los puertos PCIe 3.0 disponibles, utilizando todos los adaptadores necesarios. Nuestros resultados se muestran a continuación:



El portátil Whiskey Lake proporcionado por Intel para esta revisión es, por supuesto, totalmente compatible con el Optane Memory H10 y pronto estará disponible para su compra con el nuevo disco. La compatibilidad con plataformas anteriores y que no son Intel es básicamente lo que se esperaba: solo está disponible el lado NAND H10. En estas placas base no será posible usar dos dispositivos PCIe que tengan una ranura M.2 x4 común; no pueden detectar e inicializar ambos dispositivos. Hay algunas excepciones a tener en cuenta:

En primer lugar, se suponía que la placa base H370 en nuestro sistema Coffee Lake era totalmente compatible con H10, pero GIGABYTE lanzó una actualización de firmware estropeada que supuestamente agregó soporte para H10: ambas partes de NAND y Optane H10 estuvieron disponibles al usar la ranura M.2 que se conecta a PCH , pero el almacenamiento en caché no se puede habilitar. Hay muchas placas base de la serie 300 que han agregado con éxito soporte para H10, y estoy seguro de que GIGABYTE pronto lanzará una actualización de firmware parcheada para esta placa específica. Conectar el H10 a la ranura PCIe x16, que está conectada directamente a la CPU, no proporciona acceso al lado de Optane, lo que refleja la falta de soporte de la CPU para la separación de puertos PCIe hasta x2 + x2.

El único sistema AMD moderno que teníamos a mano era la placa base Threadripper / X399. Todas las ranuras PCIe y M.2 que probamos hicieron visible el lado del Optane H10, pero no pudieron detectar el NAND.

Conectamos el H10 a través de dos marcas diferentes de conmutador PCIe 3.0. Avago PLX PEX8747 proporcionó acceso solo al lado NAND, lo cual es de esperarse, ya que solo admite puertos PCIe duales de hasta x4 puertos. El conmutador Microsemi PFX PM8533 admite división hasta x2, y esperábamos que diera acceso a ambos lados del H10, pero en cambio solo tenía acceso a la mitad del Optane. Es posible que el conmutador Microsemi y la placa base Threadripper solo necesiten una actualización de firmware para funcionar con ambas mitades del H10; Las generaciones anteriores de Intel PCH pueden tener este potencial, pero Intel no proporcionará tales actualizaciones. Incluso si estas plataformas pudieran acceder a ambas mitades del H10, no serían compatibles con los controladores de almacenamiento en memoria caché Optane de Intel. Es cierto que hay un software de almacenamiento en caché de terceros.

Sistema de prueba

Nuestro sistema principal para probar SSD de consumidores es la computadora de escritorio Skylake. Cuenta con un módulo de potencia programable Quarch XLC para mediciones de potencia detalladas, y se utiliza para pruebas de rastreo IO ATSB y pruebas sintéticas con FIO. Pero nuestro sistema es más antiguo que Optane Memory, e Intel y sus socios de placa base no querían lanzar actualizaciones de firmware para admitir el almacenamiento en caché de Optane Memory en los sistemas de generación Skylake. Como resultado, con la ayuda de nuestro banco de pruebas, solo podemos acceder a la mitad del disco: QLC NAND.



Como sucede con el lanzamiento de la nueva memoria Optane, Intel nos envió un sistema completo con la nueva Optane Memory H10 ya instalada y configurada. Así que ahora el sistema para probar es una computadora portátil HP Spectre x360 13t con un procesador Intel Core i7-8565U Whiskey Lake y 16 GB de memoria DDR4. En años anteriores, Intel proporcionó sistemas de escritorio para probar los productos de memoria Optane, pero la principal ventaja del H10 es que es un módulo M.2 que es adecuado para sistemas pequeños y, por lo tanto, se eligió una computadora portátil de 13 pulgadas. Intel ha confirmado que el Specter x360 pronto estará disponible para la venta con el Optane Memory H10 como una de sus opciones de almacenamiento.

El HP Spectre x360 13t tiene solo una ranura M.2 tipo M, por lo tanto, para probar las configuraciones de almacenamiento en caché en múltiples discos u opciones utilizando SATA, utilizamos los sistemas Coffee Lake y Kaby Lake que Intel proporcionó para versiones anteriores de Optane Memory. Los resultados de las pruebas de aplicaciones, como SYSmark y PCMark, se ven muy afectados por las diferencias en la potencia del procesador y la RAM entre estas máquinas, por lo que debemos enumerar tres conjuntos de clasificaciones para cada configuración de disco probada. Sin embargo, nuestras pruebas de E / S de AnandTech Storage Bench y nuestras pruebas sintéticas con FIO dan resultados casi idénticos para estos tres sistemas, por lo que podemos hacer comparaciones directas, y para cada una de esas pruebas enumeramos un conjunto de puntos para cada configuración de almacenamiento.



El software de almacenamiento en memoria caché Intel Optane es solo para Windows, por lo que nuestras pruebas de FIO sintéticas basadas en Linux tuvieron que adaptarse para ejecutarse en Windows. El procedimiento de configuración y prueba es lo más parecido posible a nuestra metodología habitual, pero algunas diferencias importantes significan que los resultados de esta revisión no se pueden comparar directamente con los resultados de nuestras revisiones habituales de SSD y los resultados publicados en Bench. En particular, en algunos casos, no fue posible borrar o formatear NVMe de forma segura desde Windows. Nuestras pruebas generalmente implican borrar el disco entre las fases principales para restaurar el rendimiento, sin esperar a que la recolección de basura SSD en segundo plano complete el vaciado y borrado del caché SLC. En una revisión de las pruebas sintéticas basadas en Windows, las pruebas que registran la menor cantidad de datos se ejecutaron primero, y las pruebas que requerían llenar todo el disco funcionaron en último lugar.

El almacenamiento en memoria caché de Optane requiere el uso de controladores Intel. Nuestro procedimiento habitual para las pruebas basadas en Windows es usar el propio controlador NVMe de Microsoft, pero no usar controladores específicos del proveedor. Las pruebas de configuración de almacenamiento en caché de Optane en esta revisión se realizaron con controladores Intel, pero el controlador de Windows se usa de forma predeterminada en todas las pruebas con una unidad (incluidas las pruebas en un solo lado de la memoria Optane H10).

Nuestro banco de pruebas estándar Skylake está diseñado para probar SSD NVMe en la ranura PCIe x16 principal conectada al procesador. El almacenamiento en memoria caché de Optane requiere que las unidades se conecten a través del conjunto de chips, por lo que hay pocas posibilidades de que la sobrecarga en el canal DMI x4 pueda afectar a las unidades más rápidas, pero es poco probable que el H10 sature esta conexión.

Intentamos incluir mediciones de potencia detalladas en casi todas nuestras pruebas de rendimiento, pero en esta revisión nos vemos obligados a omitir muchas de ellas. Nuestro equipo de medición de potencia de última generación no puede suministrar energía a la ranura M.2 en una computadora portátil; requiere una ranura PCIe x4 normal.

Pruebas de aplicación

Con un sofisticado sistema de almacenamiento en niveles como Intel Optane Memory H10, los puntos de referencia más precisos serán las pruebas que utilizan aplicaciones del mundo real. SYSmark 2018 de BAPCo y PCMark 10 de UL son dos conjuntos competitivos de pruebas de aplicaciones automatizadas. Ambos tienen un objetivo común: proporcionar una evaluación del rendimiento general del sistema, así como varias evaluaciones adicionales que cubren varios casos de uso común. PCMark 10 es una prueba más corta y proporciona un desglose más detallado de varios parámetros. También carga la GPU mucho más, ya que el renderizado 3D está incluido en el conjunto de pruebas estándar, y algunas pruebas 3DMark están incluidas en la prueba avanzada. La ventaja de SYSmark 2018 es el uso de versiones comerciales completas de aplicaciones populares, incluidas Microsoft Office y Adobe Creative Suite, e incluye la capacidad de medir el consumo total de energía del sistema durante la prueba. La desventaja de estas pruebas es que cubren solo los casos más comunes de uso diario y no simulan una carga multitarea pesada. Ninguna de sus subpruebas usa el almacenamiento de manera intensiva, por lo que a menudo los puntajes varían ligeramente al comparar SSD rápidos y lentos.

BAPCo SYSmark 2018

BAPCo SYSmark 2018 es un punto de referencia basado en aplicaciones que utiliza aplicaciones del mundo real para simular el comportamiento de los usuarios comerciales, con indicadores adicionales de productividad, creatividad y capacidad de respuesta. Los resultados reflejan el rendimiento general del sistema y se calibran con un sistema de referencia cuyo rendimiento es de 1000 puntos en cada escenario. Una evaluación de, digamos, 2000 significará que el sistema bajo prueba es dos veces más rápido que el sistema de referencia.









La computadora de escritorio Kaby Lake y la computadora portátil Whiskey Lake cambian de lugar según la subprueba; a veces una computadora portátil en el frente gracias a su RAM adicional, y a veces una computadora de escritorio en el frente gracias a un TDP más alto. Estas diferencias generalmente tienen un mayor impacto que la elección del almacenamiento, aunque la prueba de respuesta muestra que los parámetros del disco duro por sí solos no son suficientes. Evaluar Optane Memory H10 con el almacenamiento en caché habilitado no es mucho mejor que usar solo una parte del QLC, y con el caché Optane funciona aproximadamente al nivel de otras configuraciones SSD más simples.

Consumo de energia

Las clasificaciones de energía de SYSmark muestran el consumo total del sistema, excluyendo la pantalla. Según nuestros resultados, nuestro sistema de prueba de Kaby Lake consume aproximadamente 26 vatios en inactivo y alcanza valores de potencia máxima de más de 60 vatios. Los SSD SATA raramente consumen más de 5 vatios y están inactivos con una fracción de vatio; además, los SSD realizan la mayor parte de la prueba en modo inactivo. Esto significa que el uso de energía será muy similar. La computadora portátil consume significativamente menos energía, a pesar del hecho de que el consumo de la pantalla también se tiene en cuenta. Ninguna de las opciones de almacenamiento intensivo en energía (discos duros, Optane 900P) puede caber en este sistema, por lo que las cifras de consumo de energía también son bastante cercanas entre sí.



El Optane Memory H10 fue la versión más glotona de M.2. Deshabilitar el caché Optane ahorra un poco de energía, pero no lo suficiente como para ponerse al día con las buenas unidades basadas en TLC. El Optane SSD 800P tiene una mayor eficiencia energética que la mayoría de las unidades flash, pero su baja capacidad es un obstáculo para el uso real.

UL PCMark 10

- Optane PCMark 10 Extended, H10 M.2, Whiskey Lake. Essentials Optane, , , . H10 .

, 128 B 32, 1 GB. - , . SLC , , .


Optane Intel Optane Memory H10 QLC (Intel 660p) — Optane 350 B/s. SLC NAND , Optane, 32 GB. , QLC .





Optane Memory H10 , . Intel 660p 1 B , 7200 / , H10 QLC .


- Optane H10 32 GB, 6–8 GB, , QLC. , Intel Optane , .

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