ZTOP+ZUMO

3D XPoint e Optane: Uma coisa é uma coisa e outra coisa é outra coisa!

Depois de alguma confusão no mercado, a Intel convidou alguns jornalistas técnicos para explicar direitinho sua tecnologia de memórias 3D XPoint e Optane.

Em 2015 a Intel em parceria com a Micron anunciou as memórias 3D XPoint (leia-se Tree Dee Cross Point)…

…uma nova tecnologia de memória não volátil conceitualmente mais simples (por não usar transístores), barata e com tanta densidade de armazenamento (~10x maior que a DRAM) que alguns expertos chegaram a especular que — um dia — ela poderia até dispensar a memória RAM e o disco SSD (baseado em Flash) dentro de um PC em favor de um único sistema de armazenamento de estado sólido, onde todas as variáveis do sistema, programas e arquivos de dados conviveriam pacificamente lado a lado:

Pausa para um movento ztop+zumo de reflexão:

O curioso é que esse apesar da Intel profetizar abertamente essa visão disruptiva de memória unificada, ela mantém-se estranhamente silenciosa sobre as pesquisas da Hewlett Packard Enterprise com o The machine que explora uma nova idéia batizada de memory driven computing

… uma nova arquitetura realmente disruptiva onde todas as unidades de processamento (ou SoC) de um sistema tem acesso á uma única área de memória não volátil o que reduz dramaticamente o tráfego de informações de e para o processador (e seu banco de memória RAM) já que todos os dados estão disponíveis em um único local.

Já tentamos conversar sobre isso com o pessoal de Santa Clara (aqui e lá fora) sobre o The Machine mas eles simplesmente não comentam esse assunto.

Mas voltando ao que interessa, no caso das memórias 3D XPoint e  Optane é importante deixar claro que uma coisa é uma coisa e outra coisa é outra coisa — ou seja — o 3D XPoint é uma tecnologia de memória

…e o Optane é uma marca da Intel que engloba diversos produtos que adotam essas memórias:

De fato, essa falta de clareza (por parte do mercado) andou até causando alguma confusão o que motivou a Intel Brasil a convidar a imprensa especializada para um workshop na sua sede em São Paulo para explicar essa nova tecnologia…

… e até demonstrar o seu mais recente lançamento: O Intel Optane Memory o primeiro produto voltado para o mercado de desktops…

… que também não deve ser confundido com o Optane SSD DC P4800X este sim um SSD de alto desempenho voltado para servidores corporativos:

Dito isso, então senta que lá vem história:

Segundo Fabiano Sabatini Engenheiro de Aplicações do Grupo de RSG da Intel Brasil, a medida que nos tornamos uma sociedade (ou seria uma civilização) cada vez mais digitalizada, somos capazes de produzir imensas quantidades de informações que precisam ser, de algum modo, transmitidos, armazenados e processados.

Dentro deste contexto ele explicou que — segundo o jargão do mercado — essas informações podem ser classificadas em três categorias de acordo com a sua premência e/ou relevância para o processador: O chamado Hot Data que seria aquele conjunto de dados que são acessados com muita frequência pelo processador, o Warm Data que seriam aqueles dados acessados até que regularmente, porém com uma menor frequência e o Cold Data que costuma ser aquela massa de dados que é acessada ocasionalmente ou até mesmo de vez em nunca.

Segundo o no nosso modelo de computação atual, o Hot Data costuma ficar armazenado na memória DRAM, o Warm Data no HDD/SSD e o Cold Data em discos ópticos, memory Keys e até na rede local ou na nuvem.

Porém, a medida que nossa sociedade se move cada vez mais na velocidade do pensamento — onde tudo tem que ser cada vez mais veloz, imedidato e instantâneo — cresce a demanda por sistemas mais rápidos cujo acesso à informação deve ser igualmente veloz ou seja, o aumento da demanda por Hot Data em aplicações de missão crítica cresce dramaticamente…

…  o que cria um grande desafio para a indústria, já que existe uma diferença (ou gap)  de latência entre a memória mais veloz dos dias de hoje — as DRAM — e os discos HDD e mesmo SSD.

E é ai que entra a tecnologia Optane da Intel que é capaz de preencher essa lacuna utilizando suas novas memórias 3D XPoint…

… por meio de um novo sistema de armazenamento capaz de fazer o meio de campo entre a memória SRAM/DRAM (Hot Data) e o armazenamento de massa (Warm Data)…

… que se transformou em produto na forma do novo Intel Optane Memory:

Conceitualmente falando, a idéia de utilizar um módulo de memória não volátil para acelerar o acesso ao disco rígido não é nova, sendo que a o pessoal de Santa Clara lançou essa tecnlogia em 2005 na forma do Intel Turbo Memory (codinome “Robson”)…


…  e que depois evoluiu em 2012 para a tecnologia Intel Rapid Storage (ou simplesmente RST)…

… sendo que o Optane Memory nada mais é que o sucessor direto dessa tecnologia, só que turbinada com as novas memórias 3D XPoint:

Para ilustrar o seu funcionamento, a Intel apresentou esse curioso diagrama onde o processador é representando na forma de uma animada festinha e os dados na forma de garrafas de cerveja que estão disponíveis (em pequena quantidade) para consumo imediato num “balde”/SRAM (= cache) cujo conteúdo pode ser reposto em segundos pelo estoque (~24 garrafas) armazenado na geladeira/DRAM.

O problema é quando a cerveja da geladeira acaba, o anfitrião (aparentemente bêbado) tem que pegar sua picape e fazer uma longa (e atrapalhada) jornada de 3 horas até o mercado/SSD (= Mega-mart), voltando com a caçamba cheia de bebida.

A grande sacada da memória Optane/Garage é que ela cria uma área de armazenamento bem maior que a da geladeira (~240 garrafas) permitindo assim repor o balde de cerveja muito mais rapido dispensando assim até a viagem ao mercado, o que também evita que o anfitrião (aparentemente bêbado) se mate no meio do caminho acabando assim com a festa (por falta de cerveja, é claro).

Para ser um pouco mais técnico (e menos ébrio) quando abrimos um programa o que o SO faz é verificar primeiro se ele está disponível no cache do processador, depois na memória DRAM e finalmente no disco rígido.

Já com a tecnologia de memória Optane, cria-se uma nova área de armazenamento intermediário de altíssimo desempenho que parte da premissa de que quando o seu modelo de uso é previsível — digamos, eu sempre uso o Excel ou consulto meus emails a toda hora no trabalho — é possível fazer com que as rotinas mais usadas para ativar essas aplicações (que ficam no HD) sejam espelhadas na memória Optane, de modo que caso elas sejam novamente chamadas, é o Optane que repassa as CPU de modo que sistema parece responder quase que instantaneamente, o que melhora em muito a experiência de uso do usuário:

Um detalhe muito importante que o usuário tem que estar ciente é que, como podemos ver no quadro acima pelo uso dos verbos “iniciar”, “carregar”, “abrir”, “acionar”, etc. fica claro que a tecnologia Optane apenas acelera operações “rotineiras”  ou seja, o sistema monitora os dados/aquivos mais acessados e depois de algumas interações, eles são espelhados na sua memória 3D XPoint.

Assim ela é ótima para abrir rapidamente um programa, mas essa experiência pode não ser a mesma em alguns casos mais específicos, como por exemplo, editar um grande arquivo de vídeo cujos dados podem não ser acessados o suficiente que justifique a sua transferência para o Optane.

De fato, nem existem meios de determinar que este ou aquele arquivo vá para o mesmo, já que isso é mais uma análise estatística do que empírica.

Isso pode até mesmo ser observado no gráfico abaixo apresentado pela Intel, onde podemos notar que os ganhos de desempenho nas subpontuações do Sysmark 2014 SE são relativamente modestas com exceção da “Agilidade de resposta” que ajudou a elevar a Pontuação Geral em 28%:

Fora isso, segundo Flavio Ishikawa Engenheiro de Aplicações do Grupo de RSG da Intel Brasil, as memórias Optane são compatíveis apenas com os processadores Intel de sétima e oitava geração e que a placa-mãe disponha de um slot PCIe Mini 3.0 compatível ou seka, ele não pode ser usado em sistema mais antigos, incluindo a sexta geração “Raswell” (mais detalhes aqui).

Para demonstrar o desempenho da Memória Optane o grupo de RSG preparou dois PCs sendo um equipado com 16 GB de RAM e outro com apenas 4 GB de RAM + uma memória Optane:

Sendo que ambos passaram por um processo de reinicializaçào e carregaram um grande arquivo de imagem. O ganho de desempenho é no mínimo de cair o queixo:

Segundo Ishikawa, para o sistema com Optane chegar nesse nível de desempenho, foi necessário que o sistema fosse reinicializado umas 7 ou 8 vezes.

Para mim um exemplo mais interessante foi a segunda demonstração feita com dois mini PCs NUC…

…  sendo que um deles já sai de fábrica com memória Optane pré-instalada:

Eu particularmente gostei dessa demonstração porque ela mostra o potencial dessa tecnologia em aplicações onde o PC roda poucas ou até apenas uma aplicação, porém de maneira constante e/ou initerrupta, como ponto de vendas, caixa de estacionamento, terminal de consultas, sistemas de medição/diagnóstico, sistemas de digital signage, etc.

Resumindo: A memória Optane é uma tecnologia interessante e oferece sim ganhos de desempenho. Porém essa “sensação de ganho de desempenho” pode variar de usuário para usuário de acordo com a maneira como ele usa o PC.

Legal né?

Desde o século passado Mario Nagano analisa produtos e já escreveu sobre hardware e tecnologia para veículos como PC Magazine, IDGNow!, Veja e PC World. Em 2007 ele fundou o Zumo junto com o Henrique assumindo o cargo de Segundo em Comando, Editor de Testes e Consigliere.

  • lucianojs 22/08/2017, 13:10

    Entendi o conceito mas fica difícil avaliar o custo/benefício pois os resultados podem variar bastante conforme a forma de uso do computador.

    Tenho a suspeita que é mais barato e garantido adicionar mais RAM ou trocar o HD para SSD do que adicionar uma Optane no conjunto.

    • Mario Nagano 22/08/2017, 13:22

      Sim, quando funciona de acordo com os conformes essa tecnologia é realmente o bicho.

      Mas pela nossa experiência com essa tecnologia — incluindo os discos híbridos — a sensação de ganho ou não de desempenho varia muito.

      E o pior que muita gente nota mais que o sistema tá lento do que o contrário.

      • dflopes 04/09/2017, 11:54

        mas coloca a culpa no windows…
        😛

  • Adriano De Lima 24/08/2017, 11:06

    A impressão que eu tenho é que compensa muito mais neste momento usar um drive SSD ao invés do combo HD+Optane. Tanto no valor final, quanto na performance obtida.

    • Mario Nagano 24/08/2017, 17:33

      Nos dias de hoje minha configuração favorita seria um SSD para sistema e+ HDD para armazenar dados, ou quem, sabe num futuro próximo um SSD Optane

      • Adriano De Lima 24/08/2017, 17:36

        Servidor NAS com replicação agendada é vida! E gasta pouca energia.

  • dflopes 04/09/2017, 11:53

    volto depois pra ler melhor a matéria.
    MAs me estranha a falta de empatia dos americanos com o Sistema Internacional de Medidas.
    O que seria 40 K Gb?????
    uma tentativa de inventar novos sufixos???