七代酷睿的隱藏菜單 淺析英特爾Optane閃騰技術(shù)

有關(guān)第七代智能英特爾酷睿處理器我們已經(jīng)做過(guò)很多報(bào)道了，很多玩家都覺(jué)得七代酷睿的性能提升幅度偏小，唯一的亮點(diǎn)就是桌面處理器中的奔騰開(kāi)始支持超線程，而i3也出現(xiàn)了可超頻的版本，在低端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更為明顯。實(shí)際上，除了處理器本身的性能畫(huà)面，七代酷睿此次還給我們帶來(lái)了一個(gè)隱藏的驚喜，那就是首次亮相的“閃騰”技術(shù)。 閃騰是個(gè)什么東東

閃騰是“IntelOptane Memory”技術(shù)的中文名稱，也許你覺(jué)得它很陌生，但如果提起“3D Xpoint”，相信很多讀者就會(huì)有種熟悉的感覺(jué)了。沒(méi)錯(cuò)，閃騰就是基于英特爾“3D Xpoint”技術(shù)而生的新一代存儲(chǔ)器。所以在介紹閃騰之前，我們還需簡(jiǎn)單回顧一下3D Xpoint技術(shù)的特別之處（圖1）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，3D Xpoint是一種優(yōu)化的NAND非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。看到它的名字，很多讀者還會(huì)想到“3D NAND”，從字面上來(lái)看都是一種立體的閃存堆疊技術(shù)而已。雖然它們都帶有“3D”，但3DXpoint和3D NAND在技術(shù)層面卻存在極大的差異。

我們都知道，在生產(chǎn)工藝一定的情況下，單位面積里可以容納的存儲(chǔ)空間總會(huì)存在一個(gè)上限。如果說(shuō)每一個(gè)單位的NAND閃存就是一棟平房，近年來(lái)NAND技術(shù)的革新主要都是圍繞著優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)，讓這棟平房在有限的空間（地基）里可以設(shè)計(jì)更多的單間，入駐更多的住戶。住戶越多，這個(gè)NAND的容量也就越大。3D NAND的原理，就是在單位面積不變的基礎(chǔ)上，在一棟平房樓頂再落一棟平房，在16nm-10nm生產(chǎn)工藝下最多可以堆疊48層，并在朝著64層發(fā)起沖擊。但是，由于3DNAND的每層房屋之間依靠樓梯相連，所以各層居民在串門(mén)、溝通的效率上有所折扣。

換句話說(shuō)，3D NAND閃存還是存在著性能上的瓶頸，現(xiàn)在高速SSD所憑仗的PCI Express Gen 3×4總線、NVMe協(xié)議、更先進(jìn)的主控和算法，只是優(yōu)化堆疊平房間的樓梯位置和結(jié)構(gòu)，再怎么折騰也會(huì)被DRAM內(nèi)存的讀寫(xiě)速度秒殺。

3D Xpoint從本質(zhì)上也是一種立體的閃存堆疊技術(shù)，但它和3D NAND使用簡(jiǎn)單的平房疊平房不同，而是直接在地基上建造摩天大廈，所以能在單位空間下容納更大容量的存儲(chǔ)空間（圖2）。和3D NAND相比，3D×point采用了全新的閃存架構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，我們可以將它理解為摩天大廈樓層之間的電梯，電梯的速度無(wú)疑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了爬樓梯，而且樓層越高優(yōu)勢(shì)越加明顯。因此，隨著3D Xpoint技術(shù)的不斷成熟和優(yōu)化，它有望獲得接近DRAM內(nèi)存的性能。

3D Xpoint是如何提速的

3D Xpoint的速度優(yōu)勢(shì)主要是源于以下幾個(gè)改變：它采用了全新的交叉陣列結(jié)構(gòu)，通過(guò)垂直導(dǎo)線連接著多達(dá)1280億個(gè)密集排列存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)，立體化讓結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，而借助這種緊湊的結(jié)構(gòu)就可以獲得高性能和高密度位；引入了快速切換單元和選擇器概念，它們可以合理調(diào)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)位置，有效提升存儲(chǔ)單元的利用率，還能讓整個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的壽命變得更長(zhǎng)。

閃騰家族的三個(gè)成員

根據(jù)英特爾的規(guī)劃，閃騰會(huì)以三種形態(tài)出現(xiàn)，從而在存儲(chǔ)鏈中扮演越來(lái)越重要的市場(chǎng)角色。

形態(tài)一：Optane SSD

第一種形態(tài)，就是純粹的存儲(chǔ)設(shè)備，或者將其稱為Optane SSD。Optane SSD和時(shí)下熱門(mén)的SSD類似，可以采用M.2（PCI-E通道）、U.2、PCI-E擴(kuò)展卡等多種樣式設(shè)計(jì)（圖3），并支持NVMe協(xié)議，只是它的理論速度是目前NAND SSD的1000倍，耐用性也是1000倍，密度則是10倍。可惜，Optane SSD并非閃騰家族的首發(fā)，距離它的量產(chǎn)上市還有很長(zhǎng)一段時(shí)間。此外，哪怕Optane SSD能在2017年內(nèi)上市，首批型號(hào)的容量也不會(huì)太大。

形態(tài)二：Optane DRAM

由于閃騰采用的3D Xpoint非易失性存儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合了DRAM內(nèi)存的高速度與NAND閃存的數(shù)據(jù)保持性（斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)消失），因此未來(lái)英特爾還會(huì)推出內(nèi)存形態(tài)的Optane DRAM（圖4），而它也能直接插進(jìn)現(xiàn)有的DDR4內(nèi)存插槽（DIMM）中，容量上更是能夠高達(dá)6TB，與目前GB級(jí)別的內(nèi)存條不可同日而語(yǔ)（圖5）。

當(dāng)然，Optane DRAM的速度與真正的內(nèi)存相比肯定還是要差不少，但和走PCIE通道的Optane SSD相比卻又能提升無(wú)數(shù)倍。接近內(nèi)存的速度，還具有NAND閃存不怕震動(dòng)、低功耗和永久性的存儲(chǔ)能力，再加上超大的容量?jī)?yōu)勢(shì)，Optane DRAM無(wú)疑是未來(lái)頂級(jí)PC的最愛(ài)存儲(chǔ)介質(zhì)。

形態(tài)三：Optane Memory

Optane Memory是英特爾閃騰家族的首發(fā)主打，它采用了M.2接口（PCIE通道），外觀設(shè)計(jì)上和我們熟悉的M.2 SSD很像（圖6）。只是，Optane Memory容量很小（16GB或32GB），因此指望它直接取代內(nèi)存或SSD是不現(xiàn)實(shí)的，Optane Memory誕生的初衷只有一項(xiàng)：作為HDD機(jī)械硬盤(pán)的存儲(chǔ)緩存，從而大幅提升HDD的讀寫(xiě)速度，讓其獲得接近SSD的水準(zhǔn)，并保留超大容量的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

提到HDD的存儲(chǔ)緩存，很多讀者可能會(huì)聯(lián)想起英特爾在201 2年提出超極本概念時(shí)推出的“Intel Rapid Start Technology”（RST）快速存儲(chǔ)技術(shù)。其原理也是通過(guò)內(nèi)置的小容量mSATA SSD用于HDD的緩存盤(pán)（圖7），從而大幅提升超極本的開(kāi)機(jī)速度。

Optane Memory扮演的角色和英特爾早前的RST技術(shù)類似，只是它的功效不再局限于提升開(kāi)關(guān)機(jī)速度，而是以超越SSD甚至接近RAM內(nèi)存的速度運(yùn)行HDD硬盤(pán)上的內(nèi)容，和RST技術(shù)相比容量更大、速度更快、加速效果更明顯（圖8）。

以首批搭載該技術(shù)的ThinkPad T470p、L470、L570、T470以及T570等筆記本為例，這些型號(hào)就可選M.2 2242版型的OptaneMemory，擁有16GB的容量。配合英特爾改進(jìn)的RST快速存儲(chǔ)技術(shù)、七代酷睿Kaby Lake處理器、主板和芯片組以及NVMe RAID上的完善，16GB的Optane Memory在運(yùn)行大型程序時(shí)相當(dāng)于整機(jī)+16GB RAM內(nèi)存緩存。

可能有讀者會(huì)問(wèn)了，CFan以前也教過(guò)我們?nèi)绾螌?nèi)存劃出一部分用于“內(nèi)存硬盤(pán)”，和Optane Memory相比差在哪呢？答案就是想做“內(nèi)存硬盤(pán)”，首先就要求電腦的內(nèi)存足夠大，而且每次重啟關(guān)機(jī)后需要重新設(shè)置，因?yàn)閮?nèi)存在斷電后內(nèi)部數(shù)據(jù)會(huì)被清空。而OptaneMemory則是永不斷電的“內(nèi)存硬盤(pán)”，如此描述大家就都能理解了吧？

Optane Memory的門(mén)檻限制

Optane Memory無(wú)疑是HDD的最佳搭檔。雖然現(xiàn)在的筆記本或臺(tái)式機(jī)都能用上速度很快的NVMe SSD了，但此類SSD容量越高價(jià)格越高，我們還是需要采用SSD+HDD的雙硬盤(pán)方案。雖然運(yùn)行安裝在SSD中的程序或文件快了，但當(dāng)你讀取HDD中的數(shù)據(jù)時(shí)卻依舊慢得一塌糊涂。OptaneMemory的優(yōu)勢(shì)是，你只需占用一個(gè)M.2插槽和相對(duì)較低的成本，就能讓超大容量的HDD獲得不遜于SSD的響應(yīng)速度，遠(yuǎn)比購(gòu)買(mǎi)一個(gè)同樣容量的SSD實(shí)惠得多。

Optane Memory雖然非常實(shí)用，但英特爾卻為它制定了一個(gè)頗高的門(mén)檻：只有英特爾200系芯片組主板以及英特爾第七代酷睿處理器才支持Optane Memory（圖9），老平臺(tái)的筆記本或臺(tái)式機(jī)？被放棄了！如果你很看好這項(xiàng)技術(shù)，那就在購(gòu)買(mǎi)新品時(shí)留意—下有沒(méi)有貼上“Intel Optane MemoryReady”的認(rèn)證標(biāo)簽吧。

小結(jié)

如果說(shuō)七代酷睿的性能提升只能表現(xiàn)在理論測(cè)試軟件層面，那伴隨它而誕生的閃騰技術(shù)，則是一項(xiàng)可以顯著改善電腦使用體驗(yàn)的存在。有了Optane Memory，我們就不必忍受最近一年來(lái)SSD價(jià)格瘋漲的尷尬，讓隨便一個(gè)HDD獲得同容量SSD的酣暢體驗(yàn)。