Intel Optane Memory: Kleine Cache-Module mit 3D XPoint beschleunigen HDDs

Michael Günsch 97 Kommentare
Intel Optane Memory: Kleine Cache-Module mit 3D XPoint beschleunigen HDDs
Bild: Intel

Intel gibt den Startschuss für den Optane Memory. Dahinter verbergen sich M.2-Module, die statt mit NAND-Flash mit dem neuen Speichertyp 3D XPoint bestückt sind. Mit nur 16 oder 32 GByte Speicherplatz übernehmen die Module die Aufgabe eines Systembeschleunigers, auf dem häufig genutzte Daten zwischengespeichert werden.

3D XPoint für Verbraucher zunächst in kleinen Dosen

Um eine richtige SSD, die auch als eigenständiger Datenträger konzipiert ist, wie es bei dem Enterprise-Modell Optane DC P4800X der Fall ist, handelt es sich beim Optane Memory nicht. Schon allein das geringe Speichervolumen spricht gegen den Einsatz als Massenspeicher. Vielmehr sollen die niedrigen Latenzen des 3D XPoint zur Beschleunigung von Systemen mit einem altbekannten Flaschenhals dienen: PCs und Notebooks mit einer herkömmlichen Festplatte (HDD).

HDDs (noch) sehr gefragt

Wie Intel in einer Telefonkonferenz gegenüber Medienvertretern erläutert hat, sei der Speicherplatz eines der wichtigsten Kriterien beim Kauf eines Desktop-PCs. Dabei beruft sich Intel auf eine Studie von US-Marktforschern aus dem Februar 2016, bei der die drei wichtigsten Anreize für den Kauf eines Desktop- oder AiO-PCs ermittelt wurden. Der Bedarf an Speicherplatz nimmt nicht nur in diesem Segment kontinuierlich zu und wird weiterhin vorwiegend mit HDDs gedeckt.

Desktop-Kunden wollen laut Intel vor allem viel Speicherplatz
Desktop-Kunden wollen laut Intel vor allem viel Speicherplatz (Bild: Intel)
Desktop-Kunden wollen laut Intel vor allem viel Speicherplatz
Desktop-Kunden wollen laut Intel vor allem viel Speicherplatz (Bild: Intel)

Zwar werden immer mehr schnelle SSDs eingesetzt, doch bieten diese zum gleichen Preis weitaus weniger Speicherkapazität. Im Gegenzug ist eine SSD mit viel Speicherplatz erheblich teurer als eine vergleichbare HDD. Aus diesem Grund erwartet Intel, dass HDDs zumindest im Desktop-Bereich noch viele Jahre häufiger als SSDs eingesetzt werden und untermauert dies mit einer IDC-Studie. Im Notebook-Sektor sieht dies anders aus: Hier wird bereits für dieses Jahr ein SSD-Anteil von 45 Prozent erwartet.

Optane Memory als M.2-Cache-Modul

Den immer noch weit verbreiteten Systemen mit einer vergleichsweise langsamen HDD als Massenspeicher soll künftig der Optane Memory auf die Sprünge helfen. Dabei handelt es sich, wie schon lange vermutet, um kleine Steckkarten (Stoney Beach) im Formfaktor M.2 2280 mit 80 mm Länge, die PCIe 3.0 x2 als Schnittstelle nutzen. Einseitig bestückt mit 3D XPoint werden 16 oder 32 GByte Speicherplatz geboten. Mittels Software (Intel Rapid Storage) sollen „wichtige Dateien“ erkannt und der Zugriff auf diese beschleunigt werden, indem diese auf dem Optane-Modul zwischengespeichert werden. Ein Algorithmus soll dafür sorgen, dass im Laufe der Zeit die häufig genutzten Dateien auf gleiche Weise erkannt und beschleunigt werden.

Intel Optane Memory als M.2-Modul (StoneyBeach)
Intel Optane Memory als M.2-Modul (StoneyBeach) (Bild: Intel)
Intel Optane Memory beschleunigt günstige HDDs
Intel Optane Memory beschleunigt günstige HDDs (Bild: Intel)

Leistungsdemo: HDD mit und ohne Optane Memory

Die in diesem Cache gesicherten Daten, können weitaus schneller als von einer HDD abgerufen werden, was die Systemleistung spürbar beschleunigt. Intel belegt die versprochenen Vorteile mit Zahlen und Demos: Der Start von Adobe Photoshop Elements (Bildbearbeitung), World of WarCraft (Spiel) und Microsoft Office (Bürosoftware) erfolgte auf dem System mit HDD + Optane Memory erheblich schneller als nur mit einer HDD.

Kein Vergleich von Optane Memory vs. SSD

Aus Sicht von Intel sind die Vorteile bei der Nutzung des Optane Memory in Verbindung mit einer HDD klar. Doch kann diese Kombination mit der Leistung einer SSD mithalten? Oder kann der Optane Memory in Verbindung mit einer SSD sogar die einzelne SSD schlagen? Diese Fragen lässt Intel zum heutigen Tage völlig offen. Nachtrag: Intel sieht Optane Memory auch in Verbindung mit einer SATA-SSD vor, siehe Update am Ende der Meldung.

Déjà vu mit Braidwood von 2009 und Robson von 2005

Genau das, was Intel nun mit dem Optane Memory auf Basis von 3D XPoint versucht, hat das Unternehmen schon zuvor mit NAND-Flash probiert: Im Sommer 2009 hatte Intel die sogenannte Braidwood Memory Technology vorgestellt. Ebenfalls als kleine Steckkarte gestaltet, sollte Braidwood als Cache System- und Programmstarts beschleunigen – die Idee ist also alles andere als neu. Die Technik verschwand jedoch schnell wieder in der Versenkung und wurde knapp zwei Jahre später mit Larsen Creek wiederbelebt, ohne Erfolg.

Nachtrag: Intels Versuche mit Caching-Lösungen gehen sogar noch weiter zurück: 2005 wurde bereits ein erster Versuch mit NAND-Flash unter dem Codenamen Robson gestartet.

Intel „Braidwood“
Intel „Braidwood“

Neuer Anlauf, neues Glück?

Bis heute hat die Idee eines kleinen Cache mit schneller und teurer Speichertechnik zur Beschleunigung eines größeren und günstigeren aber langsameren Massenspeichers im Client-Sektor keine große Akzeptanz gefunden. Weder Braidwood noch Larsen Creek setzten sich durch. Auch die sogenannten Hybridfestplatten (SSHD), die eine HDD mit einem kleinen Anteil NAND-Flash als Cache vereinen, fristen weitgehend ein Nischendasein. Die in den vergangenen Jahren deutlich gesunkenen Preise von NAND-Flash führten dazu, dass Verbraucher oft gleich auf eine „echte“ SSD für Betriebssystem und Programme wechselten. Nur für die große Datensammlung bleibt die HDD noch alternativlos, wenn Geld eine Rolle spielt.

Preise, Kompatibilität und Verfügbarkeit

Mit dem heutigen Tag entlässt Intel den Optane Memory offiziell in den Markt. Die Vorbestellung sei ab sofort möglich, die Auslieferung erfolge jedoch erst rund einen Monat später (ab 24. April). Was die Module kosten sollen, hat Intel auch auf mehrmalige Nachfrage nicht verraten. Sobald diese Informationen vorliegen, wird der Artikel ergänzt. Auch ein Datenblatt zum Optane Memory wurde angefordert.

Im Laufe des zweiten Quartals sollen Systeme mit Optane Memory erhältlich sein, Lenovo hatte bereits neue ThinkPads in Aussicht gestellt. Auch zahlreiche Mainboards mit den 200-Chipsätzen für Skylake und Kaby Lake unterstützen den Speicher. Offiziell nennt Intel nur für Kaby Lake Support, doch Intels Demosystem mit Core i7-6700 hat gezeigt, dass auch Skylake damit funktioniert. Dennoch schränkt die offizielle Kompatibilitätsliste den Support auf Kaby Lake und die 200-Chipsätze ein.

Ende März fällt der Startschuss für weitere Plattformen mit Optane Memory
Ende März fällt der Startschuss für weitere Plattformen mit Optane Memory (Bild: Intel)
Update 18:35 Uhr

Während Intels für Deutschland zuständige Presseagentur keine der Fragen der Redaktion bis zum Ablauf des NDA beantworten konnte, zeigte sich das Unternehmen gegenüber US-Medien im Vorfeld abermals gesprächiger.

Neben dem Datenblatt sind nun auch die Preise bekannt: In den USA wird das 16-GB-Modul 44 Dollar kosten, für 32 GB werden 77 Dollar fällig. Das Datenblatt nennt niedrige typische Latenzen von 6 µs beim Lesen und 15 µs beim Schreiben – der wesentliche Vorteil der Optane-Technik gegenüber NAND-Flash. Das Erreichen von 300.000 IOPS lesend und 70.000 IOPS schreibend bereits bei niedriger Queue Depth von 4 ist ein weiterer wesentlicher Vorteil. Die sequenziellen Transferraten von 1.200 MB/s lesend und 280 MB/s schreibend sind dagegen nicht außergewöhnlich, die Schreibrate ist sogar eher niedrig.

Datenblatt zum Intel Optane Memory
Datenblatt zum Intel Optane Memory (Bild: Intel via Tech Report)

Bei einer Leistungsaufnahme von 0,9 bis 1,2 Watt bei Inaktivität und 3,5 Watt im aktiven Betrieb verspricht Intel eine Haltbarkeit von 100 GB geschriebenen Daten pro Tag. Wie schon bei der Optane DC P4800X ist dieser Wert in Relation zur Kapazität zwar hoch, aber lange nicht so hoch, wie Intels Marketing im Vorfeld erwarten ließ.

Die Frage, ob auch die Kombination einer herkömmlichen SSD mit Optane Memory Vorteile bringt, beantwortet Intel mit einer weiteren Folie: Bei einer SATA-SSD lohnt sich der Optane Memory demnach, auch aufgrund der höheren sequenziellen Leserate. Eine Kombination mit einer schnellen PCIe-SSD sieht Intel aber nicht vor.

Optane Memory und Optane SSD
Optane Memory und Optane SSD (Bild: Intel via AnandTech)
Einsatzgebiete für Optane Memory laut Intel
Einsatzgebiete für Optane Memory laut Intel (Bild: Intel via AnandTech)

Obwohl Intel die Leistungsdemo mit einem Core i7-6700 durchgeführt haben will (siehe Folie oben), wird noch einmal bekräftigt, dass weder Skylake (6th Gen Intel Core) noch die 100-Chipsätze unterstützt werden.

Update 28.03.2017 13:49 Uhr

Die von Intel nachgereichten Produktseiten für den Optane Memory nennen andere Spezifikationen als das bereitgestellte Datenblatt (PDF). Demnach liest das 32-GB-Modell mit bis zu 1.350 MB/s und schreibt mit bis zu 290 MB/s. Das kleinere 16-GB-Modul ist mit maximal 900 MB/s lesend und 145 MB/s schreibend deutlich langsamer, bietet aber niedrigere Latenzen. Auch andere IOPS-Angaben werden gemacht, die sich allerdings schwer einordnen lassen, da Details zum Testverfahren fehlen.

Die zahlreichen Änderungen in letzter Minute an Datenblättern und Präsentationen sorgen für Verwirrung und Skepsis. Interessenten sollten in jedem Fall erste unabhängige Tests abwarten.

Optane Memory 16 GB Optane Memory 32 GB
Formfaktor M.2 2280
Schnittstelle PCIe 3.0 x2
Seq. Lesen (max.) 900 MB/s 1.350 MB/s
Seq. Schreiben (max.) 145 MB/s 290 MB/s
Random Read 190.000 IOPS 240.000 IOPS
Random Write 35.000 IOPS 65.000 IOPS
Latenz Lesen 7 µs 9 µs
Latenz Schreiben 18 µs 30 µs
Leistungsaufnahme (Idle) 1 Watt
Leistungsaufnahme (aktiv) 3,5 Watt
Garantierte Schreibmenge 182,5 TByte
UBER <1 Sektor pro 1015 gelesenen Bits
Garantie 5 Jahre