Intel Optane, spiegazione semplice - che cosa significa, che cosa sono 3D XPoint e QuantX e perché renderanno obsoleti SSD e RAM

In modo non troppo diverso da come gli SSD hanno rivoluzionato il mondo dello storage rendendo obsoleti i vecchi dischi fissi (HDD), la tecnologia è ora pronta ad un nuovo balzo in avanti. Di più: ci sono i presupposti per soppiantare completamente persino la memoria RAM. Il nome che sarà presto sulla bocca di tutti è Optane. Vediamo di cosa si tratta e perché, nel prossimo futuro, potrebbe essere presente in ogni computer di fascia alta

Perché i computer di oggi sono lenti

Solitamente, l'architettura di un computer è composta da un processore (CPU) che carica nella memoria di sistema (RAM) i dati sui quali lavorare, prelevandoli dallo storage (SSD o HDD).

[in verità, la CPU sposta i dati dalla RAM alla propria memoria interna, detta registri, passando per almeno tre livelli di caching (L1, L2, L3). I registri sono circa 7 volte più veloci rispetto alla RAM. La semplificazione SSD -> RAM -> CPU è comunque accettabile in questo contesto, poiché Optane nulla può per ridurre la latenza fra RAM e registri della CPU]

Il problema è che la CPU è circa 10.000 volte più veloce del miglior SSD in circolazione (e 13 milioni di volte più veloce di un HDD!). Ecco dunque che il processore è costretto a lunghe attese durante le operazioni di lettura e scrittura (I/O) delle informazioni

Un'idea potrebbe essere quella di eliminare lo storage, utilizzando un enorme quantitativo di più veloce RAM. Ma la RAM è un componente piuttosto costoso, ed impiegarne una capacità tale da contenere 1 o 2 terabyte di dati sarebbe antieconomico. Inoltre, è difficile aumentarne la densità, ovvero incrementare la capacità di memorizzare dati senza occupare ingenti quantità di spazio fisico. Infine, la RAM è volatile: non conserva le informazioni in assenza di corrente elettrica.

Approcciando il problema dal lato opposto, si potrebbe allora pensare di eliminare del tutto la RAM in favore del solo SSD. Così facendo, però, lo svantaggio si noterebbe sulle prestazioni: la differenza di velocità nell'accesso ai dati fra RAM e SSD (circa 1.500 volte) costringerebbe il processore ad attese insostenibili.

Insomma: per rendere i computer più veloci è necessaria una tecnologia ad alte prestazioni come la RAM, ma economica e non-volatile come gli SSD

Il futuro a tutta velocità di Optane

Intel è pronta a scommettere che la nuova frontiera del computing veloce passerà da Optane, nome commerciale della tecnologia 3D XPoint (si legge "crosspoint") ed equivalente al nome QuantX scelto da Micron per la propria implementazione.

Optane è un nuovo tipo di memoria che promette di essere veloce, densa, poco costosa, duratura e dotata di persistenza. Insomma: considerato che il trasferimento dati è 1.000 volte più rapido rispetto ad un SSD, ci sono tutti i requisiti affinché un singolo drive Optane sia sufficiente a soppiantare sia la memoria di sistema, sia lo storage secondario.

Il risultato è stato ottenuto incolonnando microscopiche celle di memoria -la componente che trattiene l'informazione anche in mancanza di corrente- sopra ad un selettore, ovvero l'elemento che permette di accedervi. Ogni colonna è poi racchiusa fra due filamenti che, quando attraversati simultaneamente da elettricità, permettono di attivare la cella e leggere o scrivere il valore

Mentre la memoria RAM richiede la presenza di un transistor ad ogni cella, Optane legge e scrive il dato semplicemente inviando un livello di tensione minore o maggiore al selettore desiderato. Questo permette di eliminare completamente i transistor, riducendo drasticamente i costi e le dimensioni complessive.

La struttura può essere replicata sia orizzontalmente, sia verticalmente, consentendo di raggiungere densità elevatissime: a parità di spazio fisico occupato, le unità Optane offrono una capacità di memorizzazione dati 10 volte superiore alla tradizionale RAM.

Per quanto riguarda il confronto con gli SSD, si parte da un abbattimento verticale tempi di accesso: se la latenza degli SSD è nell'ordine dei microsecondi, le unità Optane restituiscono l'informazione in nanosecondi: un regno, ad oggi, raggiungibile solo dalla RAM

Anche l'affidabilità è superiore: mentre gli SSD si logorano con il tempo, le unità Optane hanno un ciclo di vita sensibilmente più lungo: una caratteristica essenziale per impiegarle come alternativa alla RAM, dove i dati vengono letti e scritti in volumi ben superiori rispetto ai dischi persistenti.

Un passo alla volta

L'obbiettivo ultimo di Intel è spazzare via SSD e RAM, sostituendoli con un unico drive Optane capace sia di conservare dati a lungo termine, sia di fungere da memoria di sistema

Si tratta indubbiamente di un traguardo ambizioso, per raggiungere il quale si procederà a piccoli passi.

In particolare, l'uso di Optane al posto della RAM arriverà in un secondo momento e, comunque, inizialmente si tratterà di tradizionali banchi dedicati, separati dallo storage persistente.

Ma già nel corso del 2017 arriveranno sul mercato i primi SSD Optane, il cui vantaggio principale sarà la velocità di trasferimento dati: sebbene non ancora in grado di esprimere appieno le potenzialità della nuova specifica, si parla di un aumento pari a 4 o 5 volte rispetto alla generazione attuale.

Il primo notebook a montare Optane come opzione dovrebbe essere il ThinkPad T570 edito da Lenovo. Il nuovo portatile sarà però equipaggiato con un'unità da soli 16 GB in formato PCIe M.2 2242, da utilizzarsi come cache verso il disco fisso a piatti rotanti. La variante da 32 GB pare essere già pronta e arriverà sul mercato nel corso dell'anno. In entrambi i casi, dovrebbe trattarsi di meri apripista per soluzioni Optane "pure", presumibilmente disponibili a partire dal 2018.

Almeno inizialmente, i prodotti basati su 3D XPoint saranno abbastanza costosi: si parla di prezzi al gigabyte pari alla metà di quelli della tradizionale RAM, ma comunque da quattro a cinque volte superiori rispetto agli SSD odierni. È comunque facilmente presagibile che i listini scenderanno rapidamente, in parallelo all'evoluzione dei processi produttivi e alla diffusione sul mercato di massa.