英特尔傲腾技术解析:SSD有接近内存的性能

来源:网络整理 作者:2017年04月19日 08:47
[导读] 在半导体技术驱动下,计算机性能沿着摩尔定律突飞猛进,然而,仍旧逃离不开“存储”的瓶颈制约,拖累整个系统性能提升缓慢。使用闪存(NAND)加速的想法一直都在, intel 都有尝试。 英特尔随新处理器带来了两个平台性的升级,为下一轮电脑性能飞跃做好了准备。

  在半导体技术驱动下,计算机性能沿着摩尔定律突飞猛进,然而,仍旧逃离不开“存储”的瓶颈制约,拖累整个系统性能提升缓慢。使用闪存(NAND)加速的想法一直都在, intel 都有尝试。 英特尔随新处理器带来了两个平台性的升级,为下一轮电脑性能飞跃做好了准备。

英特尔傲腾技术解析:SSD有接近内存的性能

  在英特尔历史上,两代芯片组特性接近、平行销售,并且同时支持最新一代处理器的情况十分少见,如今的100系列和200系列就是其中之一。除了对超频有所贡献之外,200系列芯片组还带了更重要的隐秘特性,这就是对英特尔傲腾(Optane)内存的支持。

  做内存出身的英特尔

  这不是玩笑话,历史上是这样的。无论是做NAND(与非)的渊源,还是今天的Optane,都算是延续着英特尔的存储梦。

  有着强大晶圆制造能力的英特尔,不仅制造CPU和芯片组等主要PC芯片,同时顺手用着接近的制造工艺生产NAND,当然CPU用的是最先进的14nm,而NAND则相对“落后”,还在使用16nm制程。如日中天的NAND和几近消失的NOR(或非)都是非易失性存储(NVM,Non-VolaTIle Memory)下的Flash(闪存)分支,但即便一直联手Micron,英特尔在整个消费级市场里的份额仍下降至5%水平,远远被三星、海力士和东芝甩在身后。更跌面子的是,在CPU制程上 领先于 世界的英特尔, 对于NAND ,不仅制程落后而且进入导入也落后,如三星的V-NAND已经普及、东芝的BiCS已堆叠到64层、海力士的3D NAND发展到第4代,而英特尔/Micron刚在2016年底导入3D NAND技术。

  虽然NAND产品上竞争力不足,但是英特尔一直在憋大招,这就是2015年正式发布的3D XPoint技术,年初被定名为Optane;美光则将其命名为QuantX。3月28日正式发布中文名为“傲腾”。

  不是闪存

  从技术原理角度来看,3D XPoint或者说Optane与NAND/NOR等Flash完全不同,而更接近于内存,延迟、耐擦写性、介质速度等几个关键指标也优于NAND几个数量级,未来发展潜力 巨大。

  就在3月,英特尔紧锣密鼓地推出了两款Optane产品,分别是面向企业市场的Optane SSD和面向主流消费市场的Optane Memory,而面向高端个人市场的Optane SSD很快也将上市。Optane最诱人的特性莫过于它有着堪比内存(DRAM)的性能而容量向NAND靠拢,真可谓是内存与SSD之间绝佳的补充。

  当然,与3D XPoint具有类似特性的技术并不在少数,它们被统称为NVRAM,但是无论是FeRAM(铁电)、MRAM(磁阻)、PRAM(相变)还是Millipede Memory(千足虫)、NanoRAM(碳纳米管),距离产品化乃至商品化都还有相当的距离,而Optane已经华丽登场 。

  不过,在正式普及Optane之前,英特尔要面临的挑战并不少,自身的产能爬坡和市场的接受度都是不小的问题。好在相比其他NVM或NVRAM的竞争者,根植PC市场四十余年的 英特尔 ,有着巨大的平台及生态优势,Optane Memory就是一款革命性产品。

  惊鸿一瞥

  别看叫“SSD”,但是Optane SSD已经不再使用NAND做存储介质,性能是它的最大卖点。无论是响应速度、IOPS还是吞吐速度,已经上市的DC P4800X都远超DC P3600/P3700系列,只是目前仅有采用PCI-E插卡形态的375GB这一款。

  optane为高负载应用提供数倍乃至数十倍的响应性能提升

  关于这款产品的性能表现,还有待获得样品后测试验证。而它所带来的计算机架构巨大变革,首先从服务器领域开始。除了常规的存储模式(冯·诺依曼架构中的Storge),Optane SSD还支持异常高大上的Memory Pool(内存池)模式。同时其读写和响应速度远超过当前主流的SSD,能轻易帮助内存容量突破TB,不仅分分钟解决服务器上内存容量不足的问题,而且从性能上比原有8通道DRAM更高。从中期来看,Optane的非易失性,还会在使用模式上挑战DRAM,待到Optane DIMM到来,断电后内存数据都不会丢失,于今天是完全不可实现却极度渴求的特性。

  目前,通过英特尔Memory Drive Technology就能将Optane SSD映射为内存池,只是目前公布出来的只支持Xeon(至强)平台。面向高端个人市场的Optane SSD 900P不久就将面世,界面都是PCI-E 3.0 x4,插卡、M.2和U.2并发,是否支持内存池模式暂时不明。

  现实加速

  对更多个人用户来说,Optane SSD是可望而不可及的,市场转变和普及都难在短时间内完成, Optane Memory就在这种背景下诞生了。

  和存储、内存模式完全不同,Optane Memory实质是一种缓存,与广泛分布在计算机中的Cache、Buffer的使用模式类似,即逻辑架构上类似,而其不同主要集中在电气层面。缓存存在的目的在于解决快慢两个设备间的通讯问题,否则快速设备会被迫与慢速设备同速运行,影响整体性能 。 和执行单流的Cache/Buffer相比,Optane Memory的缓冲任务复杂得多,系统写向存储(HDD、SSD等)的流并行性非常高,同时还具有非顺序地址、非并发等特点,因此一直以来,只能通过OS和存储设备直接对话完成,这也是PC换用SSD能带来如此大性能提升的原因。

  早在2005年,英特尔就推出了基于其NAND技术的TurboMemory(迅盘),彼时调用的正是Windows Vista中的Superfetch特性实现了对硬盘的缓冲,微软称之为ReadyDrive。如今,十几年过去了,操作系统层面早已变得更为平滑,而TurboMemory却早已因为SSD的流行和自身的问题而湮没。

  今天回归的Optane Memory明显汲取了教训,其市场定位放低至SSD远未普及的台式电脑市场,仅配备1颗HDD机械硬盘的台式机仍占市场85%以上份额。从容量方面来说,无论是44美元的16GB还是77美元的32GB版本,都难以作为Win8/10的系统盘使用,势必与HDD组合使用。导入3D Xpoint技术后,Optane Memory的读写寿命不再是问题,100GB的数据写入量已折合3~6全盘写。介质和PCI-E 3.0接口的响应速度更快,本身速度也更高,再加上新版本的RST(Rapid Storage Technology,快速存储技术)的改进,仅使用16GB版本Optane Memory就能带来如系统启动时间、常用软件安装时间等主流应用30%~50%的时间缩短,无论是访问延时还是吞吐速度,其表现以接近PCI-E通道的高端SSD而高于SATA通道产品。

  市场手段

  按照英特尔对适用Optane Memory平台的限制,目前只有最新的200系列芯片组加上7代酷睿(不支持PenTIum和Celeron)可以使用,再加上容量小、价格略高和只开通PCI-E 3.0 x2模式,似乎这款产品限制多、规格平, 并不十分理想 。

  但是,这些“不足”全部是英特尔的市场策略,如CHIP就拿到了一台支持Optane Memory的NUC,其UEFI为特殊版本,能够通过RST软件的认证。英特尔工程师也明确告诉CHIP编辑,目前硬件适配的工作压力非常大,因此暂时加以限制以确保在通过认证的130余款主板上的使用体验。另外,Optane Memory使用PCI-E 3.0 x2模式主要考虑功耗问题,单面、两颗芯片、3.5W读写功耗是比较理想的平衡点,这对OEM客户十分重要,也侧面反映出它并不为了和高性能SSD争夺用户,毕竟250GB量级SSD才能通道全开,价格已在千元。

  最尴尬的问题出在同样花差不多的钱,到底是买16GB Optane Memory还是120GB SSD上。SSD价格暴涨背景下,44美元折合的300元,只能买到半残的三星XP941级别产品,连新点的CM871a都不够,更别说常拿来说性能这事的PRO/SM、EVO/PM。两者读写性能在同一级别上,而Optane Memory响应延时占绝对优势。另外反映到使用中,SSD+HDD的解决方案短板在跨盘使用时,若通过ReadyDrive加速HDD,峰值性能进一步下降;Optane Memory可为HDD全盘加速,再通过软件调度优化,响应延迟更小,HDD加速平滑。

  总之,基于英特尔3D XPoint存储介质的Optane黑科技及产品已经面世,让我们紧随英特尔存储技术的步伐一起体验科技变革带给我们的更强体验吧 。

相关阅读

发表评论

elecfans网友

分享到:

用户评论(0

推荐阅读

每月人物

科大讯飞刘庆峰:以语音交互为突破口 建立AI生态战略

科大讯飞刘庆峰:以语音交互为突破口 建立AI生态战略
语音识别市场,科大讯飞的爆款产品特性是什么?人工智能核心技术走向如何?针对中国人工智能战略,有哪些建议?在CITE2017人工智能产业发展高峰论坛...

历经三年转型,成就了不一样的IDT

历经三年转型,成就了不一样的IDT
IDT亚太区销售副总裁陈宇指出:“IDT过去所取得的成功很大部分是源于通信基础设施领域,在这个成功的基础上我们开发了很多产品,这也是我们在中国和...

每周排行

  • 型 号
  • 产品描述