基于MRAN的 nvNITRO NVMe 存储加速器卡，可实现1.46百万I/O速度
随着各大处理器处理速度的提高，特别是前几年intel和ibm在cpu运行速度的竞争环境下，整个cpu运行速度的发展基本符合摩尔定律，但是近十年来，cpu的速度提升就变得十分缓慢了，个人认为最主要的原因有两点，其一就是工艺，其二就是访存，数据放在存取区域中，很难快速的load到core中。同样在各大设计应用中，存储器的io速度问题越来越突出，那么到今天为止，在memory access上的的io速度是否出现了一些突破呢？
everspin’s nvnitro nvme card
上个月，everspin公布了他们最新研发的基于mran而实现的 nvnitro nvme 存储加速器卡，吸睛之处在于他们给出了这款加速器卡的io访存速度为：对于随机混合4kb 70/30的读写操作它的io速度可以达到1.46百万，这个速度有点委实有点惊人，可是说这个速度在目前的iops界应该是最快的了。换句话说这个iops速度其实已经超过intel 的p4800x optane ssd卡将近三倍了（optane在随机4kb 70/30 读写操作时的iops可以达到500k的速度）。究其缘由，有多个因素造就了如此高的iops速率，首先这款nvnitro存储加速器卡采用了everspin最新的高速1gb st-mram（spin torque magnetostrictive ram），ddr4，sdram兼容性io；其次，加速卡内部为nvme 1.1+ 配置了兼容的mram专用存储控制ip块；关键的是还采用了xilinx kintex ultrascale ku060 fpga芯片为整个板卡实现了mram控制器到 pcie gen3x8的主机接口，这一点就为io的高速 access奠定了基础。同时值得关注的是，everspin的nvnitro nvme卡将会在2017年的q4上见到，并且其可用能力将会达到1或2gb，值得期待。
图1：everspin’s nvnitro nvme card
不同于过去实现nvme 卡时采取的存储技术，非易失性mram实现了一些十分有意义的优势，比如说它的非易失，可以省去后备电源的需求。除此之外，st-mram有非常高的持久力，所以nvnitro卡可以每天没有限制的进行写操作不会出error，这就省去在nand flash存储是要通过耗损平衡算法来为存储steal一些cycle的需要，同时，随着运行时间的延长在读写性能上并未有所降低。
图：everspin st-mram 快速写且具有高的 write endurance
从上面的坐标系中，随着y轴数据的增加，观察x轴上可以看到everspin的st-mram的写速度相当快，几乎和dram速度相同，当然了，这一点也确实是实现nvnitro加速器具有相当快的读写速率的原因之一。
另外，关于everspin nvnitro nvms 存储加速器的数据手册中值得指出的一点是“用户可以通过写自己的rtl code到可编程的fpga芯片来自定义feature”(原文为：customer-defined features using own rtl with programmable fpga)，这就好比说用户自己可以在nvnitro 存储加速器卡系统中的lintex ultrascale ku060 fpga芯片中写code来实现pcie接口和st-mram控制器，即在不增加bom开销的前提下，你可以写自己独特的需求code在这个设计系统中。这样一说的话，如果身边有这样一块板子的话确实值得一试。
总结
在上面的整个介绍中，主要是突出了nvnitro这个加速器卡的访存速度超级快，并对其快的原因进行了分析。其实结合以前的一些文章，可以发现并归纳出 一个关键点：使用fpga其实是实现这些性能的一个前提，比如说应用fpga可以灵活的实现各种数据接口和控制器；还有一点就是使用fpga使得整个系统的灵活性完全不一样了，更多的为用户的自主设计流出了空间。相信在以后的更多用到xilinx 高性能fpga的设计中将会越来越注重将fpga的灵活性发挥出来。
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图：everspin st-mram 快速写且具有高的 write endurance
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总结
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