Definition

Was ist NVDIMM-F?

| Autor / Redakteur: Walter Schadhauser / Rainer Graefen

(Bild: SNIA)

NVDIMM-Module vereinen dynamische und nicht-flüchtige Speicherchips auf einer Platine und sind damit hybride Speichermodule, die wie Hauptspeichermodule in den Speichersystembus gesteckt werden. NVDIMMs mit der Erweiterung -F, für Flash-Technik, sollen nach der JEDEC-Spezifikation Flash-Speicher im einstelligen Terabyte-Bereich aufnehmen und mit Latenzzeiten unterhalb von 100 Mikrosekunden arbeiten. Die tatsächliche Ausformung der NVDIMM-F-Module bleibt dem jeweiligen Hersteller überlassen.

Die JEDEC Solid State Technology Association hat die ersten Standards bezüglich hybrider DDR4 Speichermodule schon Mitte 2015 freigegeben. Das dafür zuständige JC-45-Kommittee legt darin fest, dass die Module zur CPU hin wie ein DDR4 (Double Date Rate) SDRAM (synchrones dynamischen Random Access Memory) erscheinen, auch wenn sie nichtflüchtige Speicherbausteine integrieren. Diese als NVDIMMs (Non-Volatile Dual Inline Memory Module) bezeichneten Hybrid-Speichermodule teilen sich den Speicherbus mit Standard DDR4 DIMMs. Die Klassifizierung der NVDIMMs wurde in Übereinstimmung mit der NVDIMM Special Interest Group der SNIA (Storage Networking Industry Association) vorgenommen.

Mit diesem Standard wurde nicht nur der Einsatz von Flash-Speicher spezifiziert, sondern jede beliebige persistente Speichertechnik wie zum Beispiel PCM (Phase Change Memory) oder 3D Xpoint, die Vorteile aus dem schnellen DRAM-Systembus ziehen können. Es zeichnete sich ja schon lange ab, dass die klassischen Festplattenschnittstellen wie SATA und SAS, teilweise sogar schon die serielle Schnittstelle PCIe Gen2 x4 mit den hohen Datentransfers überlastet ist.

Beim NVDIMM-F-Standard legt der jeweilige Hersteller fest, ob die NAND-Flash-Erweiterung als Speicherchip auf dem Modul sitzt oder ob über eine externe Schnittstelle eine SSD angesprochen wird. Der Flash-Speicher wird wie bislang üblich als Block-orientierter Zugriff organisiert, so dass auch weiterhin mit wear-out levelling und write cliffs gerechnet werden muss. Um den reibungslosen plug-and-play Betrieb zu garantieren, wurde eine spezifische Signalisierung eingeführt, so dass der Mischbetrieb von DDR4-Modulen und NVDIMMs korrekt erkannt wird.

Die Latenzzeiten auf den nichtflüchtigen Speicher (NV) liegen im gehobenen Mikrosekundenbereich, so dass hier der DRAM-Hauptspeicher als Cache für den schnelleren Zugriff fungiert. Solche herstellerspezifischen Hybridspeichermodule sind schon heute erhältlich und kombinieren in der zweiten Produktgeneration 32 GByte DDR4-DRAM mit einem TByte persistenter Speicherkapazität. Ob hier zukünftig neben NAND-Flash auch Phase Change Memory (PCM), MRAM oder 3D Xpoint eingesetzt werden wird, ist wahrscheinlich eine Platz- und Preisfrage. Das Hybridmodul insgesamt ist nicht als persistenter Speicher ausgelegt, da die Speicherzelleninhalte des DRAM-Caches nicht zurückgeschrieben werden.

Nachdem vom großen wirtschaftlichen Durchbruch der NVDIMM-F-Technik nicht so viel zu bemerken war, könnte nun die für 2018 angekündigte DDR5-Speichertechnik zur Marktbelebung führen. Da allerdings mit DDR5 auch NVDIMM-P als dritter Standard spezifiert wird, scheint im Augenblick mehr dafür zu sprechen, dass die Hersteller eher auf das neue "Pferd" setzen.

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