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)做過很多報道了，很多玩家都覺得七代酷睿的性能提升幅度偏小，唯一的亮點就是桌面處理器中的奔騰開始支持超線程，而i3也出現(xiàn)了可超頻的版本，在低端市場的競爭優(yōu)勢更為明顯。實際上，除了處理器本身的性能畫面，七代酷睿此次還給我們帶來了一個隱藏的驚喜，那就是首次亮相的“閃騰”技術(shù)。 閃騰是個什么東東

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

簡單來說，3D Xpoint是一種優(yōu)化的NAND非易失性存儲技術(shù)?？吹剿拿郑芏嘧x者還會想到“3D NAND”，從字面上來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空間總會存在一個上限。如果說每一個單位的NAND閃存就是一棟平房，近年來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)計更多的單間，入駐更多的住戶。住戶越多，這個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、溝通的效率上有所折扣。

換句話說，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)，再怎么折騰也會被DRAM內(nèi)存的讀寫速度秒殺。

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空間（圖2）。和3D NAND相比，3D×point采用了全新的閃存架構(gòu)和運行機(jī)制，我們可以將它理解為摩天大廈樓層之間的電梯，電梯的速度無疑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了爬樓梯，而且樓層越高優(yōu)勢越加明顯。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)勢主要是源于以下幾個改變：它采用了全新的交叉陣列結(jié)構(gòu)，通過垂直導(dǎo)線連接著多達(dá)1280億個密集排列存儲單元，每個存儲單元存儲一位數(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)控數(shù)據(jù)存儲位置，有效提升存儲單元的利用率，還能讓整個存儲介質(zhì)的壽命變得更長。

閃騰家族的三個成員

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

形態(tài)一：Optane SSD

第一種形態(tài)，就是純粹的存儲設(shè)備，或者將其稱為Optane SSD。Optane SSD和時下熱門的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（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?？上В琌ptane SSD并非閃騰家族的首發(fā)，距離它的量產(chǎn)上市還有很長一段時間。此外，哪怕Optane SSD能在2017年內(nèi)上市，首批型號的容量也不會太大。

形態(tài)二：Optane DRAM

由于閃騰采用的3D Xpoint非易失性存儲技術(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)不會消失），因此未來英特爾還會推出內(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級別的內(nèi)存條不可同日而語（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相比卻又能提升無數(shù)倍。接近內(nèi)存的速度，還具有NAND閃存不怕震動、低功耗和永久性的存儲能力，再加上超大的容量優(yōu)勢，Optane DRAM無疑是未來頂級PC的最愛存儲介質(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)計上和我們熟悉的M.2 SSD很像（圖6）。只是，Optane Memory容量很?。?6GB或32GB），因此指望它直接取代內(nèi)存或SSD是不現(xiàn)實的，Optane Memory誕生的初衷只有一項：作為HDD機(jī)械硬盤的存儲緩存，從而大幅提升HDD的讀寫速度，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。

提到HDD的存儲緩存，很多讀者可能會聯(lián)想起英特爾在201 2年提出超極本概念時推出的“Intel Rapid Start Technology”（RST）快速存儲技術(shù)。其原理也是通過內(nèi)置的小容量mSATA SSD用于HDD的緩存盤（圖7），從而大幅提升超極本的開機(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關(guān)機(jī)速度，而是以超越SSD甚至接近RAM內(nèi)存的速度運行HDD硬盤上的內(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在運行大型程序時相當(dāng)于整機(jī)+16GB RAM內(nèi)存緩存。

可能有讀者會問了，CFan以前也教過我們?nèi)绾螌?nèi)存劃出一部分用于“內(nèi)存硬盤”，和Optane Memory相比差在哪呢？答案就是想做“內(nèi)存硬盤”，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，因為內(nèi)存在斷電后內(nèi)部數(shù)據(jù)會被清空。而OptaneMemory則是永不斷電的“內(nèi)存硬盤”，如此描述大家就都能理解了吧？

Optane Memory的門檻限制

Optane Memory無疑是HDD的最佳搭檔。雖然現(xiàn)在的筆記本或臺式機(jī)都能用上速度很快的NVMe SSD了，但此類SSD容量越高價格越高，我們還是需要采用SSD+HDD的雙硬盤方案。雖然運行安裝在SSD中的程序或文件快了，但當(dāng)你讀取HDD中的數(shù)據(jù)時卻依舊慢得一塌糊涂。OptaneMemory的優(yōu)勢是，你只需占用一個M.2插槽和相對較低的成本，就能讓超大容量的HDD獲得不遜于SSD的響應(yīng)速度，遠(yuǎn)比購買一個同樣容量的SSD實惠得多。

Optane Memory雖然非常實用，但英特爾卻為它制定了一個頗高的門檻：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），老平臺的筆記本或臺式機(jī)？被放棄了！如果你很看好這項技術(shù)，那就在購買新品時留意—下有沒有貼上“Intel Optane MemoryReady”的認(rèn)證標(biāo)簽吧。

小結(jié)

如果說七代酷睿的性能提升只能表現(xiàn)在理論測試軟件層面，那伴隨它而誕生的閃騰技術(shù)，則是一項可以顯著改善電腦使用體驗的存在。有了Optane Memory，我們就不必忍受最近一年來SSD價格瘋漲的尷尬，讓隨便一個HDD獲得同容量SSD的酣暢體驗。