Deux en un: Intel Optane Memory H10 (Partie 1)

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La mise en cache SSD existe depuis longtemps et vous permet d'extraire des performances maximales des périphériques de stockage rapide. Au cours des dernières années, les produits Intel Optane utilisant une mémoire 3D XPoint non volatile ont régné dans le domaine des petits disques, chers et très rapides. Avec la mémoire cache de mémoire Optane de troisième génération d'Intel, les performances d'Optane se qualifieront pour un nouveau segment de produit.



Les premiers disques Optane Memory étaient de minuscules SSD NVMe conçus pour accélérer l'accès aux disques SATA plus lents, en particulier les disques durs mécaniques. Intel continue actuellement d'utiliser des SSD de mémoire Optane pour mettre en cache d'autres SSM NVMe, en se concentrant sur une combinaison de mémoire flash Optane et de QLC NAND. Maintenant, ils ont mis les deux types de SSD sur le même module M.2 pour créer la nouvelle mémoire Optane H10.

Pour la première fois, Intel Optane Memory H10 permet à Intel de mettre en œuvre sa technologie de mise en cache de mémoire Optane dans les ultrabooks, où il n'y a de la place que pour un seul SSD, il n'y a rien à dire sur SATA. La compression de deux disques en un module M.2 simple face de 80 mm a été rendue possible, en particulier, en raison de la haute densité de la mémoire flash à quatre bits Intel QLC NAND. Le SSD Intel 660p QLC a beaucoup d'espace libre sur la carte dans les versions 1 To et 512 Go, le cache Optane peut potentiellement compenser les lacunes de la NAND QLC en termes de performances et de durabilité. Même avec le placement de deux types de mémoire sur un module, la conception du H10 est très simple.



L'Optane Memory H10 n'utilise aucun nouvel ASIC ou autre matériel pour faire ressembler les modules d'entraînement Optane et QLC à un seul appareil. La mise en cache est entièrement contrôlée par logiciel et le système hôte accède indépendamment à Optane et au QLC H10. Chaque moitié du disque possède deux voies PCIe dédiées. Auparavant, tous les SSD de mémoire Optane étaient des périphériques PCIe x2, ils ne perdent donc rien dans le nouveau périphérique. Mais Intel 660p utilise un contrôleur 4x Silicon Motion NVMe, qui est maintenant limité à deux lignes PCIe. Bien que, franchement, le 660p n'ait presque jamais nécessité plus de bande passante que le canal x2 ne peut en fournir, ce n'est donc pas vraiment un goulot d'étranglement.



Avec les SSD QLC lents et les SSD rapides Optane sur le même périphérique Intel, il était difficile de prendre des décisions difficiles concernant les performances du disque. Pour deux grandes capacités H10 (512 Go et 1 To), des vitesses de lecture séquentielle de plus de 2 Go / s sont déclarées. Cela reflète la capacité du logiciel Intel Optane Memory d'extraire des données à la fois de QLC et d'Optane H10 en même temps. L'enregistrement peut également alterner entre différents types de mémoire, mais la note maximale ne dépasse aucune limite évidente pour les performances de l'un des appareils. Les spécifications d'E / S aléatoires pour le H10 se situent entre les performances de la mémoire Optane et des périphériques SSD 660p, mais beaucoup plus proches des performances d'Optane. Intel n'essaie pas d'annoncer le taux de réussite idéal pour le cache, mais ils s'attendent à ce qu'il soit suffisant pour une utilisation réelle.

Le cache Optane devrait réduire la charge que le QLC H10 écrit, mais Intel estime toujours l'endurance de l'ensemble du périphérique comme les mêmes réécritures de disque 0,16 par jour. C'est la même endurance que les SSD QLC 660p.







Les photographies de marketing de la mémoire Intel Optane H10 présentent un SSD avec un PCB bicolore pour souligner la double nature du lecteur, mais en fait, la carte du lecteur est monochrome. La disposition de la carte est unique grâce à deux contrôleurs et trois types de mémoire, mais elle montre également clairement les deux produits discrets sur lesquels elle est basée. La moitié du disque avec QLC NAND est plus proche du connecteur M.2 et est équipée d'un contrôleur SM2263, plus un boîtier DRAM et NAND. Les connexions familières de test / débogage de Silicon Motion sont situées à la frontière entre NAND et Optane. Le côté Optane contient un petit contrôleur Intel Optane, un seul module de mémoire 3D XPoint et la plupart des composants de gestion de l'alimentation. Intel SSD 660p et les disques SSD antérieurs avec mémoire Optane avaient beaucoup d'espace libre sur les cartes de circuits imprimés; La mémoire Optane H10 est pleine et possède probablement la plupart des pièces parmi tous les SSD M.2 sur le marché.



À première vue, le logiciel Optane Memory a à peine changé; sauf s'il y a maintenant plus de flexibilité dans le choix des périphériques de mise en cache. (Intel a annoncé une prise en charge améliorée de la mémoire Optane pour les processeurs Pentium et Celeron sur des plates-formes déjà prises en charge par les processeurs Core.) Si le volume de démarrage est mis en cache, le logiciel Intel permet à l'utilisateur de mettre en cache les fichiers et applications sélectionnés pour éviter qu'ils ne soient supprimés du cache. À part cette option, il n'y a pas de paramètres de comportement du cache.

Certains OEM vendant des systèmes équipés de mémoire Optane ont indiqué des tailles de mémoire comme la somme de la DRAM et de l'Optane. Cela aurait du sens lorsque nous parlons de modules de mémoire en lecture seule Optane DC connectés au contrôleur de mémoire du processeur; ce qui est trompeur, c'est le fait que le produit Optane en question est un SSD.

Initialement, la mémoire Optane H10 sera une pièce OEM uniquement. Le nouveau SSD ne sera disponible pour les consommateurs qu'en tant que composant de nouveaux systèmes, principalement des ordinateurs portables. Intel envisage actuellement la possibilité de sortir le H10 dans le commerce de détail - à la fois en tant que produit autonome et dans le cadre du kit NUC, aucun calendrier n'a été annoncé. Leurs partenaires de cartes mères ont préparé le terrain pour la prise en charge du H10 depuis près d'un an, et de nombreuses cartes mères de bureau série 300 prennent déjà en charge le H10 avec le dernier micrologiciel disponible publiquement.

Compatibilité des plateformes

Placer deux périphériques PCIe sur la même carte M.2 est pour le moins nouveau. Intel a déjà installé deux contrôleurs SSD sur une carte de circuit imprimé - dans les SSD d'entreprise haut de gamme, par exemple, P3608 et P4608, mais ces disques utilisent des puces de commutation PCIe pour diviser la connexion hôte x8 en deux hôtes x4 pour chacun des deux contrôleurs NVMe de la carte. . Cette approche gonfle le TDP de l'appareil à 40 watts, ce qui n'est pas du tout utile dans les limites de M.2.

Il existe plusieurs cartes d'extension PCIe qui vous permettent de connecter quatre SSD PCIe M.2 via un emplacement PCIe x16. Certaines de ces cartes incluent des commutateurs PCIe, mais la plupart utilisent un système hôte qui prend en charge deux ports PCIe pour diviser un port x16 en quatre ports x4 indépendants. Les processeurs grand public classiques ne le prennent généralement pas en charge et se limitent à diviser x8 + x4 + x4 ou simplement x8 + x8, et uniquement lorsque les lignes sont redirigées vers différents emplacements pour prendre en charge l'utilisation de plusieurs GPU. Les derniers processeurs pour serveurs et postes de travail sont plus susceptibles de prendre en charge la séparation des ports jusqu'à x4, mais le support de la carte mère pour activer cette fonctionnalité n'est pas partout.

Même sur les processeurs où l'emplacement x16 peut être divisé en quatre ports x4, une séparation supplémentaire jusqu'à x2 ports est rare ou impossible. Les puces qui prennent en charge de nombreuses voies PCIe, telles que les ports x2 ou x1 étroits, sont des puces Southbridge / PCH sur la plupart des cartes mères. En règle générale, ils ne prennent pas en charge les ports plus larges que x4, car il s'agit de la largeur normale de la connexion au processeur.

Sur la base de ce qui précède, nous avons essayé la mémoire Optane H10 avec presque tous les ports PCIe 3.0 disponibles, en utilisant tous les adaptateurs nécessaires. Nos résultats sont présentés ci-dessous:



L'ordinateur portable Whiskey Lake fourni par Intel pour cet examen est, bien sûr, entièrement compatible avec la mémoire Optane H10 et sera bientôt disponible à l'achat avec le nouveau lecteur. La compatibilité avec les plates-formes plus anciennes et non Intel est fondamentalement ce qui était attendu: seul le côté NAND H10 est disponible. Sur ces cartes mères, il ne sera pas possible d'utiliser deux périphériques PCIe dotés d'un emplacement M.2 x4 commun - ils ne sont pas en mesure de détecter et d'initialiser les deux périphériques. Il y a quelques exceptions à noter:

Tout d'abord, la carte mère H370 de notre système Coffee Lake était censée prendre entièrement en charge H10, mais GIGABYTE a publié une mise à jour du firmware gâtée qui aurait ajouté la prise en charge de H10: les deux parties de NAND et Optane H10 sont devenues disponibles lors de l'utilisation de l'emplacement M.2 qui se connecte à PCH , mais la mise en cache ne peut pas être activée. Il existe de nombreuses cartes mères de la série 300 qui ont ajouté avec succès la prise en charge du H10, et je suis sûr que GIGABYTE publiera bientôt une mise à jour du firmware corrigée pour cette carte spécifique. La connexion du H10 à l'emplacement PCIe x16, qui est connecté directement au CPU, ne donne pas accès au côté Optane, reflétant le manque de prise en charge du CPU pour la séparation des ports PCIe jusqu'à x2 + x2.

Le seul système AMD moderne que nous avions sous la main était la carte mère Threadripper / X399. Tous les emplacements PCIe et M.2 que nous avons essayés ont rendu le côté Optane H10 visible, mais n'ont pas pu détecter la NAND.

Nous avons connecté le H10 via deux marques différentes de commutateur PCIe 3.0. Avago PLX PEX8747 a fourni un accès uniquement au côté NAND, ce qui est normal, car il ne prend en charge que deux ports PCIe jusqu'à x4. Le commutateur Microsemi PFX PM8533 prend en charge la division jusqu'à x2, et nous espérions qu'il donnerait accès aux deux côtés du H10, mais à la place, il n'a eu accès qu'à la moitié de l'Optane. Le commutateur Microsemi et la carte mère Threadripper peuvent ne nécessiter qu'une mise à jour du firmware pour fonctionner avec les deux moitiés du H10; les générations précédentes d'Intel PCH peuvent avoir ce potentiel, mais Intel ne fournira pas de telles mises à jour. Même si ces plates-formes pouvaient accéder aux deux moitiés du H10, elles ne seraient pas prises en charge par les pilotes de mise en cache de mémoire Optane d'Intel. Certes, il existe un logiciel de mise en cache tiers.

Système de test

Notre système principal pour tester les SSD grand public est l'ordinateur de bureau Skylake. Il dispose d'un module d'alimentation programmable Quarch XLC pour des mesures de puissance détaillées et est utilisé pour les tests de trace IO ATSB et les tests synthétiques utilisant FIO. Mais notre système est plus ancien que la mémoire Optane, et Intel et leurs partenaires de carte mère ne voulaient pas publier de mises à jour du micrologiciel pour prendre en charge la mise en cache de la mémoire Optane dans les systèmes de génération Skylake. En conséquence, avec l'aide de notre banc de test, nous ne pouvons accéder qu'à la moitié du disque - QLC NAND.



Comme c'est le cas avec la sortie de la nouvelle mémoire Optane, Intel nous a envoyé un système complet avec la nouvelle mémoire Optane H10 déjà installée et configurée. Alors maintenant, le système de test est un ordinateur portable HP Spectre x360 13t avec un processeur Whiskey Lake Intel Core i7-8565U et 16 Go de mémoire DDR4. Au cours des années précédentes, Intel a fourni des systèmes de bureau pour tester les produits de mémoire Optane, mais le principal avantage du H10 est qu'il s'agit d'un module M.2 adapté aux petits systèmes, et donc un ordinateur portable de 13 pouces a été choisi. Intel a confirmé que le Spectre x360 sera bientôt disponible à la vente avec l'Optane Memory H10 comme l'une de ses options de stockage.

Le HP Spectre x360 13t ne possède qu'un seul emplacement M.2 de type M.Par conséquent, pour tester les configurations de mise en cache sur plusieurs disques ou options à l'aide de SATA, nous avons utilisé les systèmes Coffee Lake et Kaby Lake fournis par Intel pour les versions précédentes de la mémoire Optane. Les résultats des tests d'application, tels que SYSmark et PCMark, sont grandement affectés par les différences de puissance du processeur et de RAM entre ces machines, nous devons donc répertorier trois ensembles de classements pour chaque configuration de disque testée. Néanmoins, nos tests d'E / S AnandTech Storage Bench et nos tests synthétiques utilisant FIO donnent des résultats presque identiques pour ces trois systèmes, nous pouvons donc faire des comparaisons directes, et pour chacun de ces tests, nous listons un ensemble de points pour chaque configuration de stockage.



Le logiciel de mise en cache de la mémoire Intel Optane est uniquement pour Windows, donc nos tests FIO synthétiques basés sur Linux ont dû être adaptés pour fonctionner sur Windows. La procédure de configuration et de test est aussi proche que possible de notre méthodologie habituelle, mais certaines différences importantes signifient que les résultats de cet examen ne peuvent pas être directement comparés avec les résultats de nos examens SSD habituels et les résultats publiés dans Bench. En particulier, dans certains cas, il n'a pas été possible d'effacer ou de formater NVMe en toute sécurité à partir de Windows. Nos tests consistent généralement à effacer le disque entre les phases principales pour restaurer les performances, sans attendre que le garbage collection SSD en arrière-plan termine le vidage et la suppression du cache SLC. Dans un examen des tests synthétiques basés sur Windows, les tests qui enregistrent la plus petite quantité de données ont été exécutés en premier, et les tests qui nécessitaient de remplir le disque entier ont fonctionné en dernier.

La mise en cache de la mémoire Optane nécessite l'utilisation de pilotes Intel. Notre procédure habituelle pour les tests basés sur Windows consiste à utiliser le propre pilote NVMe de Microsoft, mais pas à utiliser des pilotes spécifiques au fournisseur. Les tests de configuration de mise en cache Optane dans cette revue ont été effectués avec des pilotes Intel, mais le pilote Windows est utilisé par défaut dans tous les tests avec un lecteur (y compris les tests sur un seul côté de la mémoire Optane H10).

Notre banc de test Skylake standard est conçu pour tester les SSD NVMe dans le slot PCIe x16 principal connecté au processeur. La mise en cache de la mémoire Optane nécessite que les disques soient connectés via le chipset, il y a donc peu de chances qu'une surcharge sur le canal DMI x4 puisse affecter les disques les plus rapides, mais le H10 est peu susceptible de saturer cette connexion.

Nous essayons d'inclure des mesures de puissance détaillées dans presque tous nos tests de performances, mais dans cette revue, nous sommes obligés d'en ignorer plusieurs. Notre équipement de mesure de puissance de pointe ne peut pas alimenter l'emplacement M.2 d'un ordinateur portable; il nécessite un emplacement PCIe x4 standard.

Tests d'application

Avec un système de stockage hiérarchisé sophistiqué comme la mémoire Intel Optane H10, les tests de performance les plus précis seront des tests utilisant des applications réelles. SYSmark 2018 de BAPCo et PCMark 10 d'UL sont deux ensembles concurrents de tests d'application automatisés. Les deux ont un objectif commun: fournir une évaluation de la performance globale du système, ainsi que plusieurs évaluations supplémentaires couvrant divers cas d'utilisation courants. PCMark 10 est un test plus court et fournit une ventilation plus détaillée de divers paramètres. Il charge également le GPU beaucoup plus lourdement, car le rendu 3D est inclus dans la suite de tests standard, et certains tests 3DMark sont inclus dans le test avancé. L'avantage de SYSmark 2018 est l'utilisation de versions commerciales complètes d'applications populaires, y compris Microsoft Office et Adobe Creative Suite, et il permet de mesurer la consommation totale d'énergie du système pendant le test. L'inconvénient de ces tests est qu'ils ne couvrent que les cas les plus courants d'utilisation quotidienne et ne simulent pas une lourde charge multitâche. Aucun de leurs sous-tests n'utilise le stockage de manière intensive, donc souvent les scores varient légèrement lors de la comparaison de SSD rapides et lents.

BAPCo SYSmark 2018

BAPCo SYSmark 2018 est une référence basée sur des applications qui utilise des applications du monde réel pour simuler le comportement des utilisateurs professionnels, avec des indicateurs supplémentaires de productivité, de créativité et de réactivité. Les résultats reflètent les performances globales du système et sont calibrés par rapport à un système de référence dont les performances sont de 1 000 points dans chaque scénario. Une évaluation de, disons, 2000 signifie que le système testé est deux fois plus rapide que le système de référence.









Le bureau de Kaby Lake et l'ordinateur portable de Whiskey Lake changent de place en fonction du sous-test; parfois un ordinateur portable devant grâce à sa RAM supplémentaire, et parfois un ordinateur de bureau devant grâce à un TDP plus élevé. Ces différences ont généralement un impact plus important que le choix du stockage, bien que le test de réactivité montre que les paramètres du disque dur seuls ne suffisent pas. Évaluer la mémoire Optane H10 avec la mise en cache activée n'est pas beaucoup mieux que d'utiliser uniquement une partie du QLC, et avec le cache Optane, il fonctionne à peu près au niveau d'autres configurations SSD plus simples.

Consommation d'énergie

Les cotes énergétiques SYSmark indiquent la consommation totale du système, à l'exclusion de l'affichage. Notre système de test de Kaby Lake consomme environ 26 watts au ralenti et atteint des valeurs de puissance de crête de plus de 60 watts, selon nos résultats. Les SSD SATA consomment rarement plus de 5 watts et sont inactifs avec une fraction de watt; de plus, les SSD effectuent la majeure partie du test en mode inactif. Cela signifie que la consommation d'énergie sera très similaire. L'ordinateur portable consomme beaucoup moins d'énergie, même si la consommation de l'écran est également prise en compte. Aucune des options de stockage énergivores (disques durs, Optane 900P) ne peut s'intégrer dans ce système, de sorte que les chiffres de consommation d'énergie sont également assez proches les uns des autres.



L'Optane Memory H10 était la version la plus gourmande de M.2. La désactivation du cache Optane permet d'économiser un peu d'énergie, mais pas assez pour rattraper les bons disques basés sur TLC. L'Optane SSD 800P a une efficacité énergétique plus élevée que la plupart des lecteurs flash, mais sa faible capacité est un obstacle à une utilisation réelle.

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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