如果你關(guān)注最新的科技資訊，那么想必一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)英特爾最新推出的傲騰內(nèi)存，這款被媒體稱(chēng)之為“黑科技”的最新產(chǎn)品，自推出之初便受到了廣泛關(guān)注。

而關(guān)于英特爾傲騰內(nèi)存，各方不同的解讀也為這款產(chǎn)品增添了些許神秘色彩，我們?cè)隗@嘆傲騰內(nèi)存給整機(jī)性能帶來(lái)的巨大提升的同時(shí)，對(duì)這款產(chǎn)品的本質(zhì)與工作原理也產(chǎn)生了極大的興趣，那么傲騰內(nèi)存究竟是怎樣一款產(chǎn)品?它又給PC性能帶來(lái)了怎樣的改變呢？

想要弄清上面這些問(wèn)題，我們首先還是要對(duì)傲騰內(nèi)存有一個(gè)初步的了解。

實(shí)際上，英特爾傲騰內(nèi)存是一套完整的系統(tǒng)加速解決方案，它通過(guò)基于3D XPoint的英特爾傲騰技術(shù)，以及英特爾 快速存儲(chǔ)技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序，在不影響存儲(chǔ)容量的情況下提供更高的性能和響應(yīng)能力。

簡(jiǎn)單概括來(lái)說(shuō)，傲騰內(nèi)存就是基于3D XPoint技術(shù)打造的，可以為硬盤(pán)提速的緩存設(shè)備。其主要作用是給傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)提速，讓HDD用戶可以感受到SSD般的使用體驗(yàn)。在穩(wěn)定性和性價(jià)比等方面，傲騰內(nèi)存有著一定優(yōu)勢(shì)。

此外，之所以稱(chēng)其為內(nèi)存，是因?yàn)樗抢眯碌膬?nèi)存介質(zhì)將信息存儲(chǔ)到與處理器更近的位置，這與系統(tǒng)DRAM內(nèi)存的功能十分相似。傲騰內(nèi)存可以和普通內(nèi)存串聯(lián)成一個(gè)虛擬驅(qū)動(dòng)器，并使用智能軟件(英特爾?快速存儲(chǔ)技術(shù))來(lái)加速PC的性能和響應(yīng)速度。

英特爾傲騰內(nèi)存

當(dāng)然，如果單純從產(chǎn)品形態(tài)的角度來(lái)看，傲騰內(nèi)存就是3D XPoint?和快速存儲(chǔ)技術(shù)所組成的M.2接口模塊。其中的3D XPoint?可以說(shuō)是傲騰內(nèi)存中的關(guān)鍵技術(shù)，也是傲騰內(nèi)存能夠提升PC性能的根本原因。

一、3D XPoint?

3D XPoint?是一種由英特爾和美光科技共同推出的非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，英特爾將該技術(shù)稱(chēng)為Optane，而美光則稱(chēng)其為QuantX。

這個(gè)技術(shù)可以說(shuō)是25年來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)的革命性突破，其速度和耐用性都是目前NAND閃存的1000倍。在低延遲方面，3D XPoint更是NAND閃存的千分之一，DRAM的十倍，這尤其突顯了其可以進(jìn)行高IO操作的能力。

3D XPoint

此外，雖然本質(zhì)上都是3D XPoint技術(shù)，但英特爾的Optane和美光的QuantX其實(shí)是兩種不同的發(fā)展走向。英特爾的Optane適用于數(shù)據(jù)中心和臺(tái)式PC，旨在加速數(shù)據(jù)訪問(wèn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的存儲(chǔ)容量?jī)r(jià)格。

比如面向數(shù)據(jù)中心的英特爾Optane SSD——DC P4800X，擁有超高速、低延遲、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，并且推出之后便被國(guó)內(nèi)兩大互聯(lián)網(wǎng)公司阿里巴巴和騰訊率先部署。

二、內(nèi)存和硬盤(pán)的區(qū)別

在介紹3D XPoint之前，我們首先要了解一下易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器的概念。

易失性存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)：電源開(kāi)啟時(shí)資料存在，電源關(guān)閉則資料立刻流失，例如：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM 等；非易失性存儲(chǔ)器(Non-Volatile Memory，NVM)：電源開(kāi)啟時(shí)資料存在，電源關(guān)閉資料仍然可以保留，例如：ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、RRAM、PCRAM等。

我們常說(shuō)的內(nèi)存和硬盤(pán)，則分別是易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器中典型的代表，二者之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在斷電后數(shù)據(jù)的處理上，在把電源關(guān)閉后，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)通常不會(huì)保留，而對(duì)于硬盤(pán)而言，即便是關(guān)掉電源，硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)也不會(huì)消失。

但比起處理器的信息吞吐能力，硬盤(pán)的速度可以說(shuō)不值一提，如果處理器運(yùn)算所需要的數(shù)據(jù)如果直接從硬盤(pán)中獲取，時(shí)間顯然會(huì)比較久。

而內(nèi)存作為二者之間的橋梁，比CPU直接去抓硬盤(pán)數(shù)據(jù)快很多。如果CPU是火箭的話，那么緩存就像是飛機(jī)，內(nèi)存是火車(chē)，硬盤(pán)則像是輪船。不過(guò)，內(nèi)存雖然處理數(shù)據(jù)的速度比硬盤(pán)快，但斷電之后數(shù)據(jù)會(huì)消失，而且價(jià)格也比硬盤(pán)貴，這使得人們不得不尋求一種更加合理的解決方案。

不同存儲(chǔ)器之間的性能差異三、DRAM、NAND、3D XPoint

在上文中提到，DRAM（內(nèi)存）和NAND（硬盤(pán)）是比較常見(jiàn)的存儲(chǔ)器技術(shù)，盡管二者已經(jīng)誕生了幾十年，但DRAM和NAND的基礎(chǔ)性物理運(yùn)作機(jī)制并沒(méi)有發(fā)生太多改變，在技術(shù)層面都存在著一定局限。

●DRAM

DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，是最為常見(jiàn)的系統(tǒng)內(nèi)存。由于DRAM只能將數(shù)據(jù)保持很短的時(shí)間，因此為了保持?jǐn)?shù)據(jù)，DRAM所使用的電容存儲(chǔ)必須隔一段時(shí)間刷新一次。

DRAM通過(guò)MOS管的柵電容上的電荷來(lái)存儲(chǔ)信息，一旦掉電信息會(huì)全部的丟失，由于柵極會(huì)漏電，所以每隔一定的時(shí)間就需要一個(gè)刷新機(jī)構(gòu)給這些柵電容補(bǔ)充電荷，并且每讀出一次數(shù)據(jù)之后也需要補(bǔ)充電荷，這也是其被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的主要原因。

DRAM的特點(diǎn)是延遲低、壽命長(zhǎng)。但核心問(wèn)題是易失性，需要不停的供電，斷電存儲(chǔ)數(shù)據(jù)就會(huì)消失。

DRAM

●NAND

NAND(NAND Flash Memory)是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，即斷電后仍能保存數(shù)據(jù)。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，NAND也在向著降低每比特存儲(chǔ)成本、提高存儲(chǔ)容量的目標(biāo)發(fā)展。

NAND主要是利用浮置柵極上的電容存儲(chǔ)電荷來(lái)保存信息，因?yàn)楦≈脰挪粫?huì)漏電，所以斷電后信息仍然可以保存。另外，它的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，集成度較高，所以容量可以很大。

從壽命上來(lái)說(shuō)，NAND是有平均讀寫(xiě)次數(shù)的壽命的，即使是SLC NAND顆粒，其壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及DRAM；同時(shí)受制于存儲(chǔ)原理，NAND的延遲較高。

NAND

● 再談3D XPoint

我們?cè)谖恼麻_(kāi)始就說(shuō)過(guò)，3D XPoint?是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，它將原本平面化的NAND閃存結(jié)構(gòu)變成了立體結(jié)構(gòu)。

在立體結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)容量將不再單純受芯片平面面積大小的影響，同樣的芯片面積上可以容納更大的數(shù)據(jù)吞吐量。同時(shí)，與NAND相比，3D XPoint擁有更加出色的性能和耐久，價(jià)格方面也處在DRAM和NAND之間。

另一方面，在生產(chǎn)工藝一定的前提下，單位面積里容納的存儲(chǔ)空間總是有限的，3D XPoint?通過(guò)立體閃存堆疊技術(shù)，讓在單位空間內(nèi)可以容納下更大容量的存儲(chǔ)空間。如果說(shuō)每一個(gè)單位的NAND閃存就是一棟平房，那么3D XPoint可以說(shuō)是直接在地基上建造的摩天大樓。

3D存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

除了立體化的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，3D XPoint在立體化空間里排布也有所不同，它由選擇器與內(nèi)存單元共同構(gòu)成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在交叉疊起的字線和位線之間，在字線與位線之間提供特定電壓會(huì)激活單一選擇器，使存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫(xiě)入或者讀取。

當(dāng)數(shù)據(jù)需要讀取時(shí)，字線和位線可以檢測(cè)某個(gè)存儲(chǔ)單位的電阻值，根據(jù)其電阻值來(lái)反饋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況。

交叉陣列結(jié)構(gòu)

同時(shí)，3D XPoint?是一項(xiàng)以電阻為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)技術(shù)成果，其通過(guò)改變單元電阻水平來(lái)區(qū)分0與1。這與NAND通過(guò)以浮置柵極是否帶電來(lái)表示1或0是極為不同的。

同時(shí)，NAND由block(塊)構(gòu)成，block的基本單元是page(頁(yè))，NAND的page進(jìn)行一次編程才能存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)，而且擦除操作要在block層級(jí)進(jìn)行操作；

而在3D XPoint中，基礎(chǔ)訪問(wèn)單位是bit，數(shù)據(jù)以bit的形式存儲(chǔ)在Memory Cell中，一個(gè)Memory Cell可存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)，這樣操作更加簡(jiǎn)單，搭配合理高效的選擇器（Selector），可以帶來(lái)更高的性能和更低的功耗水平。

Memory Cell和Selector

3D XPoint工作原理

3D XPoint?可以說(shuō)是自NAND推出以來(lái)最具突破性的一項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)，也被看作是存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)顛覆者。3D XPoint擁有與NAND類(lèi)似的容量以及接近DRAM的性能。

與NAND相比，3D XPoint的速度更快，是NAND的1000倍左右，同時(shí)擁有更加持久的使用壽命；與DRAM相比，3D XPoint的成本只有DRAM的一半，存儲(chǔ)密度卻是傳統(tǒng)存儲(chǔ)的10倍；正是得益于這些優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)可以廣泛應(yīng)用在游戲、媒體、金融等領(lǐng)域，未來(lái)具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、英特爾傲騰內(nèi)存的意義

從以上對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，DRAM和NAND之間的速度差距已經(jīng)相差了一個(gè)數(shù)量級(jí)，DRAM通常只有十幾納秒的延遲，而NAND的延遲則達(dá)到了一百微秒，它們之間的性能差異是非常明顯的。

實(shí)際上，DRAM和NAND之間的性能鴻溝已經(jīng)成為了影響用戶體驗(yàn)的主要瓶頸，這也是用戶更換SSD后可以明顯獲得更好PC應(yīng)用體驗(yàn)的主要原因。

當(dāng)然，3D XPoint?并不會(huì)徹底取代DRAM和NAND的技術(shù)，它只是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中的一個(gè)新層級(jí)，可以增強(qiáng)目前存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)體系的性能表現(xiàn)。

就傲騰內(nèi)存而言，基于3D XPoint的傲騰內(nèi)存反而與NAND形成了互補(bǔ)，彌補(bǔ)了內(nèi)存與硬盤(pán)之間的性能差距，傲騰內(nèi)存的形態(tài)也接近于二者之間的定位。

如果將傲騰與處理器、內(nèi)存、硬盤(pán)之間的關(guān)系進(jìn)行類(lèi)比，就像很多人說(shuō)的那樣，在傳統(tǒng)純靠人工搬運(yùn)的時(shí)代，內(nèi)存這個(gè)“搬用工”經(jīng)常要在“包工頭”CPU和“倉(cāng)庫(kù)”硬盤(pán)之間進(jìn)行貨物運(yùn)輸；

而進(jìn)入到機(jī)械管理時(shí)代，“搬運(yùn)工”內(nèi)存不再像之前那樣進(jìn)行貨物傳輸，通過(guò)傲騰內(nèi)存這個(gè)小而快的“貨車(chē)”，“搬用工”不僅提升了工作效率，而且更加“省時(shí)省力”。

傲騰內(nèi)存作為一套完整的PC整體加速方案，對(duì)PC整體性能的提升是顯而易見(jiàn)的。相比于普通SSD，傲騰+機(jī)械硬盤(pán)的組合，在穩(wěn)定性、使用壽命以及大容量存儲(chǔ)上，傲騰內(nèi)存具有明顯的性價(jià)比和體驗(yàn)優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，從投資者的角度來(lái)看，傲騰內(nèi)存也是一種高效穩(wěn)妥的投入方案，即使未來(lái)有升級(jí)大容量硬盤(pán)的需要，傲騰也依然可以支持。

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