七代酷睿的隐藏彩蛋 浅析英特尔Optane闪腾技术

CFan2017-03-27 09:07产品 标签:七代 英特尔 彩蛋 技术

有关第七代智能英特尔酷睿处理器我们已经做过很多报道了,很多玩家都觉得七代酷睿的性能提升幅度偏小,唯一的亮点就是桌面处理器中的奔腾开始支持超线程,而i3也出现了超超频的版本,在低端市场的竞争优势更为明显。实际上,除了处理器本身的性能画面,七代酷睿此次还给我们带来了一个隐藏的惊喜,那就是首次亮相的“闪腾”技术。

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闪腾是个什么东东

闪腾是“Intel Optane Memory”技术的中文名称,也许你觉得它很陌生,但如果提起“3D Xpoint”相信很多读者就会有种熟悉的感觉了。没错,闪腾就是基于英特尔“3D Xpoint”技术而生的新一代存储器。所以在介绍闪腾之前,我们还需简单回顾一下3D Xpoint技术的特别之处。

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DRAM、3D Xpoint、NAND和HDD存储技术的对比

回顾3D Xpoint技术

简单来说,3D Xpoint是一种优化的NAND非易失性存储技术。看到它的名字,很多读者还会想到“3D NAND”,从字面上来看都是一种立体的闪存堆叠技术而已。虽然它们都带有“3D”,但3D Xpoint和3D NAND在技术层面却存在极大的差异。

我们都知道,在生产工艺一定的情况下,单位面积里可以容纳的存储空间总会存在一个上限。如果说每一个单位的NAND闪存就是一栋平房,近年来NAND技术的革新主要都是围绕着优化房屋结构,让这栋平房在有限的空间(地基)里可以设计更多的单间,入驻更多的住户。住户越多,这个NAND的容量也就越大。3D NAND的原理,就是在单位面积不变的基础上,在一栋平房楼顶再落一栋平房,在16nm~10nm生产工艺下最多可以堆叠48层,并在朝着64层发起冲击。但是,由于3D NAND得到每层房屋之间依靠楼梯相连,所以各层居民在串门、沟通的效率上有所折扣。

换句话说,3D NAND闪存还是存在着性能上的瓶颈,现在高速SSD所凭仗的PCI Express Gen 3×4总线、NVMe协议、更先进的主控和算法,只是优化堆叠平房间的楼梯位置和结构,再怎么折腾也会被DRAM内存的读写速度秒杀。

3D Xpoint从本质上也是一种立体的闪存堆叠技术,但它和3D NAND使用简单的平房堆平房不同,而是直接在地基上建造摩天大厦,所以能在单位空间下容纳更大容量的存储空间。和3D NAND相比,3D Xpoint采用了全新的闪存架构和运行机制,我们可以将它理解为摩天大厦楼层之间的电梯,电梯的速度无疑远远超过了爬楼梯,而且楼层越高优势越加明显。因此,随着3D Xpoint技术的不断成熟和优化,它有望获得接近DRAM内存的性能。

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扩展阅读:3D Xpoint是如何提速的

3D Xpoint的速度优势主要是源于以下几个改变:它采用了全新的交叉阵列结构,通过垂直导线连接着多达1280亿个密集排列存储单元,每个存储单元存储一位数据,立体化让结构变得更加紧凑,而借助这种紧凑的结构就可以获得高性能和高密度位;引入了快速切换单元和选择器概念,它们可以合理调控数据存储位置,有效提升存储单元的利用率,还能让整个存储介质的寿命变得更长。

闪腾家族的三个成员

根据英特尔的规划,闪腾会以三种形态出现,从而在存储链中扮演越来越重要的市场角色。

形态一:Optane SSD

第一种形态,就是纯粹的存储设备,或者将其称为Optane SSD。Optane SSD和时下热门的SSD类似,可以采用M.2(PCIE通道)、U.2、PCI-E扩展卡等多种样式设计,并支持NVMe协议,只是它的理论速度是目前NAND SSD的1000倍,耐用性也是1000倍,密度则是10倍。可惜,距离Optane SSD并非闪腾家族的首发,距离它的量产上市还有很长一段时间。此外,哪怕Optane SSD能在2017年内上市,首批型号的容量也不会太大。

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形态二:Optane DRAM

由于闪腾采用的3D Xpoint非易失性存储技术结合了DRAM内存的高速度与NAND闪存的数据保持性(断电后数据不会消失),因此未来英特尔还会推出内存形态的Optane DRAM,而它也能直接插进现有的DDR4内存插槽(DIMM)中,容量上更是能够高达6TB,与目前GB级别的内存条不可同日而语。

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当然,Optane DRAM的速度与真正的内存相比肯定还是要差不少,但和走PCIE通道的Optane SSD相比却又能提升无数倍。接近内存的速度,还具有NAND闪存不怕震动、低功耗和永久性的存储能力,再加上超大的容量优势,Optane DRAM无疑是未来顶级PC的最爱存储介质。

形态三:Optane Memory

Optane Memory是英特尔闪腾家族的首发主打,它采用了M.2接口(PCIE通道),外观设计上和我们熟悉的M.2 SSD很像。只是,Optane Memory容量很小(16GB或32GB),因此指望它直接取代内存或SSD是不现实的,Optane Memory诞生的初衷只有一项:作为HDD机械硬盘的存储缓存,从而大幅提升HDD的读写速度,让其获得接近SSD的水准,并保留超大容量的传统优势。

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提到HDD的存储缓存,很多读者可能会联想起英特尔在2012年提出超极本概念时推出的“Intel Rapid Start Technology”(RST)快速存储技术。其原理也是通过内置的小容量mSATA SSD用于HDD的缓存盘,从而大幅提升超极本的开机速度。

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 图注:当年超极本的快速响应靠的就是用mSATA SSD做缓存盘

Optane Memory扮演的角色和英特尔早前的RST技术类似,只是它的功效不再局限于提升开关机速度,而是以超越SSD甚至接近RAM内存的速度运行HDD硬盘上的内容,和RST技术相比容量更大、速度更快,加速效果更明显。

以首批搭载该技术的ThinkPad T470p、L470、L570、T470以及T570等笔记本为例,这些型号就可选M.2 2242版型的Optane Memory,拥有16GB的容量。配合英特尔改进的RST快速存储技术、七代酷睿Kaby Lake处理器、主板和芯片组以及NVMe RAID上的完善,16GB的Optane Memory在运行大型程序时相当于整机+16GB RAM内存缓存。

可能有读者会问了,CFan以前也教过我们如何将内存划出一部分用于“内存硬盘”,和Optane Memory相比差在哪呢?答案就是想做“内存硬盘”,首先就要求电脑的内存足够大,而且每次重启关机后需要重新设置,因为内存在断电后内部数据会被清空。而Optane Memory则是用不断电的“内存硬盘”,如此描述大家就都能理解了吧?

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Optane Memory的门槛限制

Optane Memory无疑是HDD的最佳搭档。虽然现在的笔记本或台式机都能用上速度很快的NVMe SSD了,但此类SSD容量越高价格越高,我们还是需要采用SSD+HDD的双硬盘方案。虽然运行安装在SSD中的程序或文件快了,但当你读取HDD中的数据时却依旧慢的一塌糊涂。Optane Memory的优势是,你只需占用一个M.2插槽和相对较低的成本,就能让超大容量的HDD获得不逊于SSD的响应速度,原比购买一个同样容量的SSD实惠得多。

Optane Memory虽然非常实用,但英特尔却为它制定了一个颇高的门槛:只有英特尔200系芯片组主板以及英特尔第七代酷睿处理器才支持Optane Memory,老平台的笔记本或台式机?洗洗睡吧!如果你很看好这项技术,那就在购买新品时留一下有没有贴上“Intel Optane Memory Ready”的认证标签吧。

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小结

如果说七代酷睿的性能提升只能表现在理论测试软件层面,那伴随它而诞生的闪腾技术,则是一项可以显著改善电脑使用体验的存在。有了Optane Memory,我们就不必忍受最近一年来SSD价格疯涨的尴尬,让随便一个HDD获得同容量SSD的酣畅体验。