SSD и ОЗУ на одной планке памяти – энергонезависимая оперативная память NVDIMM

     Вам надоело ждать загрузку операционной системы при включении вашего компьютера и завершение работы при выключении. Закрывать программы и игры, сохранять документы и проекты перед выключением. Хотите, чтобы компьютер включался и выключался мгновенно, а после его включения состояние было, как и до выключения. Чтобы все открытые документы, проекты, запущенные программы были, как до выключения. Тогда эта статья для вас.

  Для воплощения в реальность всего вышеперечисленного, как вы сами понимаете необходимо, чтобы оперативная память была энергонезависимой, то есть имела способность сохранять записанные на нее данные при прекращении электропитания. И при возобновлении питания мгновенно предоставлять данные компьютеру.

   И да, этот девайс уже реализован в железе. Так же как и противоречивый твердотельный энергонезависимый накопитель, состоящий из планок оперативной памяти, о нем в моей предыдущей статье.

  Итак, вернемся к нашей теме. Инженеры компании Calypso Systems на конференции в 2015 году официально представили новый энергонезависимый модуль памяти NVDIMM-N (Non-Volatile Dual Inline Memory Module). Что в переводе на русский будет звучать как «Энергонезависимый двухсторонний модуль встроенной памяти». А в 2016 году он уже появился на рынке. 

  Представляет он из себя стандартный модуль памяти DDR4, на котором кроме чипов DRAM размещены чипы или чип флеш-памяти NAND, а также контроллер NAND и блок обмена данными. 

  Отдельно располагается суперконденсатор, который шлейфом соединен с модулем памяти, или же суперконденсатор может располагаться непосредственно на самом модуле. 

  Суперконденсатор – это конденсатор большой емкости, его емкость в 10-100 больше, чем у обычных электролитических конденсаторов при таком же объеме и массе.

   Работает модуль NVDIMM-N следующим образом. Во время работы компьютера процессор обменивается данными с чипами DRAM модуля памяти, как и при работе с обычной оперативной памятью. Но если компьютер начнет выключаться в штатном режиме или произойдет его аварийное обесточивание, энергия из суперконденсатора начинает поступать на модуль памяти. Все новые данные при этом еще хранятся в чипах DRAM, контроллеры модуля начинают перенос данных из них в чип флеш-памяти NAND. После окончания переноса данных суперконденсатор разряжается, и все данные начинают надежно хранятся в энергонезависимой флеш-памяти NAND. Емкость суперконденсатора должна быть такой, чтобы его энергии гарантировано хватало для переноса данных. 

  При последующем включении компьютера питание на модули памяти начинает поступать штатно, от материнской платы. При этом контроллеры начинают перенос данных в обратном направлении, из чипов флеш-памяти NAND в чипы DRAM. И через мгновенье, вернее через несколько мгновений, так как понадобится некоторое время для обратного переноса данных из флеш-памяти NAND, ваш компьютер будет находиться ровно в том состоянии, в котором он находился до отключения или до аварийного обесточивания. И все программы, все документы, все проекты, которые были открыты до выключения, будут в том же виде и после включения, как будто никакого отключения не было и вовсе. Суперконденсатор при включении компьютера зарядится и будет готов к следующему циклу выключения.

  Флеш-память NAND участвует в работе только при переносе данных, то есть запись на нее производится только при выключении компьютера. В результате чего ее ресурс расходуется бережно и срок ее службы в составе этих модулей будет длительным. 

Существуют еще и другие виды энергонезависимых модулей памяти этого семейства.

  NVDIMM-N как нам уже понятно из вышесказанного – это SSD и DRAM на одной плате. Задержка доступа составляет 10 нс. Из трех видов памяти он самый скоростной. Его мы рассматривали. 

  Есть еще NVDIMM-F – это только чипы флеш-памяти NAND на плате. Чипы DRAM на ней отсутствуют. Соответственно ни в каких суперконденсаторах этот модуль памяти не нуждается. Но возникает вопрос к ресурсу, который у флеш-памяти NAND ограничен и к скорости работы. Задержка доступа составляет 10000 нс или 10 мкс. Он самый медленный.

  И еще один представитель NVDIMM-P – это модуль памяти аналогичный по комплектации NVDIMM-N, на одной плате размещены чипы флеш-памяти NAND и чипы DRAM. 

  Отличие заключается в его работе, доступ к памяти NAND и DRAM осуществляется одновременно, параллельно. Задержка доступа составляет 100 нс.

Характеристики модулей памяти NVDIMM-N, NVDIMM-F и NVDIMM-P  Надеюсь, вам было интересно.

  Пишите в комментариях, имели ли вы дело с такими модулями памяти. И как, по вашему мнению, имеют ли они перспективу.