A-Z ELEKTRO září/říjen 2015

70 | A-Z ELEKTRO | září/říjen 2015 redakční článek V průběhu vývoje počítačů se objevily různé druhy pamětí, v současnosti je hlavní rozdělení mezi volatilní (potřebuje neustálé napájení k udržení dat) a ne- volatilní, která udrží uložená data i bez nutnosti napájení. Typickým příkladem volatilní paměti je operační paměť – dnes je to nejpoužíva- nější DDR3, nastupující DDR4, u gra- fických karet pak třeba rychlé paměti GDDR3/GDDR5 či nastupující HBM. Mezi nevolatilní paměti lze zařadit vše s čipy NAND flash, tedy SSD nebo flash disky, stejně tak do této kategorie patří pevní disky a další formy. V roce 1947 jsme se setkali s první RAM, první PROM se objevila v roce 1956, SRAM pak roku 1961 a následovala DRAM v roce 1966, která je populární v nových formách do dneška. Rok 1971 přinesl paměť EPROM a v roce 1984 to byly první čipy NOR Flash následované NAND flash roku 1989. Intel ale se společností Micron, která se zaměřuje na výrobu pamětí, předsta- vuje potenciálně velkou revoluci – novou formu pamětí 3D Xpoint. Rychlost, cena a kapacita Pokud srovnáme všechny druhy součas- ných počítačových pamětí, nalezneme poměrně jednoduchý klíč, podle kterého můžeme zasadit i místo, kam míří nová paměť 3D Xpoint. Už uvnitř samotného procesoru nalezneme několik druhů pamětí, které jsou rovněž odstupňované dle rychlosti a kapacity. Nejrychlejší a také nejmenší je L1 cache, následovaná L2 cache a případně doplněná L3 cache, která už je o něco pomalejší, ale má nej- větší kapacitu v oblasti několika desítek megabajtů. V poslední době začal Intel implemen- tovat i dodatečnou paměť eDRAM, která sice není ve stejném křemíkovém čipu jako procesor a integrovaná grafika, ale je umístěná přímo na obalu procesoru. 3D Xpoint: nová paměť, která může způsobit revoluci Intel ve spolupráci s Micronem představil zcela nový druh paměti s označením 3D Xpoint, která má za cíl stát se tou jedinou pamětí, která může v budoucnu nahradit jak operační paměť, tak i SSD nebo pevný disk. Lze ji tak označovat jako formu L4 cache. Kapacita eDRAM je u nejnovějších čipů Skylake už 128 MB a další generace bude mít rovnou 256 MB. Paměť eDRAM už ne- využívá jen integrovaná grafika, ale také sám procesor. Platí pravidlo, že s větší vzdáleností od procesoru klesá rychlost, zvyšuje se kapacita a snižuje se cena za jednotku (například za jeden gigabajt). Nejblíže procesoru je aktuálně operační paměť (DRAM DDR3/DDR4), která je rychlá, ale je drahá z pohledu kapacity. Také vyža- duje neustálé napájení, ale na druhou stranu se neopotřebovává samotným zápisem a čtením dat. Na cestě za operační pamětí přichází na řadu SSD, což je výrazně pomalejší paměť oproti operační paměti, ale má mnohem nižší cenu za gigabajt a udrží data i po odpojení napájení. Na druhou stranu trpí problémem postupného poškozování buněk, takže po konkrétním množství zapsání dat dochází k rychlé degradaci a poškození. SSD nahradily velmi pomalé pevné disky, které si ale stále drží výrazně nižší cenu za jeden gigabajt v porovnání s SSD. Pokud pomineme třeba externí disky nebo flash disky, další pamětí na cestě od samotného procesoru je cloud neboli internet, který je nejpomalejší pamětí, ale s takřka neomezenou kapacitou. 3D Xpoint a jeho pozice Nová paměť 3D Xpoint míří přesně mezi operační paměť a SSD. 3D Xpoint je po- dobně jako SSD (NAND flash) nevolatilní paměť, takže udrží data i bez napájení, které je potřeba pouze při aktivitě v po- době čtení a zápisu dat. Je ale tisíckrát rychlejší (odezva v rámci desítek nanosekund) než NAND flash (stovky mikrosekund), nabízí desetkrát větší kapacitu než operační paměť a rychlost je jen o trochu nižší než u DRAM (nanosekundy). 3D Xpoint má také tisíckrát větší výdrž buněk, takže zatímco u moderních SSD je typicky maximální doporučený zápis například kolem 50 TB, v případě paměti 3D Xpoint je to 50 PB (petabajtů). Dle oznámení Intelu bude cena za giga- bajt u 3D Xpointu mezi DRAM a NAND flash, čemuž se nelze dle vlastností divit a rozhodně půjde o zajímavé řešení. První generace čipů 3D Xpoint má kapacitu 128 Gb (16 GB)