SSD, verso il limite della tecnologia flash?

Tra le molte novità esposte al Computex di quest'anno hanno trovato spazio anche soluzioni innovative riguardanti l'archiviazione, tra le quali sicuramente gli SSD hanno avuto un ruolo di primo piano. Proprio gli SSD sono protagonisti di una dimostrazione tenuta da Gigabyte, che ha voluto mostrare i risultati ottenibili con la sua scheda madre X299 AORUS Gaming 9 ma ha al contempo aperto a riflessioni sullo stato della tecnologia SSD.

Come abbiamo già visto nel caso di ASUS, con la scheda Hyper M.2 X16, la nuova piattaforma X299 permette di costruire dei RAID di dischi senza la necessità di un controller dedicato. Questo permette non solo di utilizzare dei dischi tradizionali a piatti rotanti per aumentarne la velocità o l'affidabilità, ma anche di sfruttare degli SSD per ottenere prestazioni ancora maggiori. Gigabyte ha assemblato un sistema dimostrativo che impiega un processore Intel Core X (modello non specificato), 64 GB di memoria DDR4 operante a 3000 MHz, una scheda video NVIDIA Quadro K620 e due differenti tipologie di SSD: quattro Intel SSD 750 da 400 GB di capacità ciascuno collegati tramite slot PCIe 3.0 e posti in RAID 0, più un SSD Samsung 960 Pro NVMe con 1 TB di capacità collegato tramite standard M.2.

Le prestazioni degli SSD Intel in RAID 0 sono ben al di là di quello che soltanto pochi anni fa sarebbe stato immaginabile: 10 GB al secondo è una velocità di trasferimento più vicina a quella della memoria RAM piuttosto che di un disco rigido. Di fatto questo sfuma decisamente il confine tra le gerarchie di memoria della macchina di von Neumann, che furono pensate in un periodo in cui c'era una distinzione più che netta tra la memoria RAM e la memoria in cui venivano archiviati codice e dati dei programmi.

I limiti imposti dalla tecnica della metà degli anni '40 dello scorso secolo imposero a von Neumann di pensare la sua macchina, la cui architettura è alla base della stragrande maggioranza dei computer oggi in uso, come una macchina che necessitava di una memoria RAM per sopperire alle limitate capacità velocistiche della memoria d'archiviazione, all'epoca costituita da memorie a linea di ritardo (poi sostituite da bobine magnetiche e schede perforate). Qualunque fosse la tecnologia in uso, comunque, era chiaro come fosse impossibile utilizzare quella che oggi chiamiamo "memoria di massa" per le rapide azioni di carico e scarico di cui necessita la CPU.

Il modello "fetch-decode-execute" ("recupera-decodifica-esegui"), che è una conseguenza e una causa dell'architettura di von Neumann, richiede infatti che la CPU recuperi dalla memoria RAM le istruzioni, le decodifichi e le esegua, in un ciclo continuo e senza sosta. Questo richiede che essa acceda in tempi relativamente veloci alla memoria RAM per poter continuamente eseguire operazioni e mantenere quindi un'alta efficienza. Va da sé che le memorie di massa non sarebbero mai state veloci a sufficienza per essere continuamente interrogate dalla CPU per letture o scritture; ancor più se pensiamo che un tempo erano ad accesso sequenziale!

Oggigiorno le CPU sono talmente veloci e talmente affamate di istruzioni che anche la memoria RAM è diventata molto lenta per i loro standard.  L'arrivo di memorie di massa che possono competere con la RAM per velocità sposta dunque il problema della velocizzazione a monte. Si arriva quindi a un bivio: la prossima tecnologia che dovrà evolvere e diventare più veloce dovrà essere la RAM, oppure sarà la memoria di massa e arriveremo a una memoria a metà tra la RAM e quella di archiviazione, che potrà svolgere entrambi i compiti - come il memristor. Ci sarà sempre un collo di bottiglia tra la CPU e la memoria, ma non sarà mai più lo stesso che siamo stati abituati a vedere fin qui.

Qualunque sia la tecnologia con cui saranno costruire le memorie del futuro, è ipotizzabile che cambierà le architetture dei computer. I memristor succitati sono una delle possibili strade e, per quanto non siano l'unica, sono certamente una delle più promettenti e interessanti. Sono molti i centri di ricerca che stanno facendo progressi in questo senso e nel corso dei prossimi anni è lecito attendersi novità in questo senso. Un'architettura che ha ormai quasi cent'anni potrebbe vedere il suo superamento in favore di qualcos'altro, che rimane però ancora largamente sconosciuto.

Anche il modulo Samsung 960 Pro apre a interessanti considerazioni, dal momento che è capace di raggiungere una velocità di lettura di ben 2 GB al secondo. Seppur lontano come risultato da quello degli SSD Intel, rimane comunque ragguardevole e un segno della rapidissima evoluzione che i dischi SSD stanno vivendo in questi anni. Non solo sono infatti diventati molto più accessibili in termini di costo, ma nel farlo sono anche migliorati dal punto di vista prestazionale.

Il balzo in avanti è dovuto sia all'avanzamento della tecnologia flash che, dall'altro lato, al miglioramento delle velocità di connessione. L'uso di nuovi standard come NVMe ha permesso che le velocità di trasferimento aumentassero e la loro progressiva diffusione verso prodotti di fasce più basse è un segnale positivo.

Anche se il caso specifico è comunque destinato a poche persone con una capacità di spesa sopra la media, chiunque oggi potrebbe teoricamente acquistare un disco che è più di dieci volte più veloce rispetto ai dischi rigidi tradizionali comunemente in vendita per i consumatori. Come conseguenza diretta si hanno una maggiore velocità e reattività del sistema, che non solo portano a migliori prestazioni complessive e - almeno teoricamente - a maggiore efficienza computazionale, ma anche a una migliore usabilità dei prodotti. Che, in fin dei conti, è ciò che davvero importa.