百科全解析 黑科技英特爾傲騰技術為何物

　　英特爾傲騰技術（Optance）一經推出就被許多人譽為是“摩爾定律顛覆者」。在硬碟與記憶體效能差距極大的今天，傲騰技術的出現帶來的不僅是儲存效能以及PC效能的巨大提升，也是對當下巨量資料化程序的一次大促進。傲騰技術真的有這麼神？它又是如何實現大提速的呢？接下來，我們（it145.com）就來給大家解密傲騰技術。

英特爾傲騰技術原理解析

　　傲騰技術是由英特爾推出的一種高速儲存技術，由3D XPoint記憶體媒介、英特爾記憶體和儲存控制器、英特爾互聯 IP 和英特爾軟體共同構成。其中，3D XPoint記憶體媒介是傲騰技術的基石。

　　3D XPoint是由英特爾和鎂光科技共同推出的非易失性高速儲存技術，具有NAND類似的容量以及記憶體（DRAM）類似的效能。

　　從媒介結構上看，3D XPoint採用的是立體交叉矩陣結構。媒介記憶體由記憶體單元、選擇器以及讀寫匯流排構成，記憶體單元和選擇器位於交叉疊起的字線和位線之間。這種構成方式相比NAND上覆雜的電容、電晶體結構來說要簡單的多，使得單個記憶體單元佔據的空間更小。3D XPoint還通過採用立體堆疊技術，在單位面積上垂直增加儲存層數，進一步提升儲存密度。得益於這樣的結構方式，3D XPoint的儲存密度是記憶體的10倍。

　　3D XPoint的資料存取方式也是非常特殊的。傳統的NAND採用的是電容儲存原理，通過以浮置柵極是否帶電來表示1或0。同時，NAND由block(塊)構成，block的基本單元是page(頁)，NAND的page進行一次程式設計才能儲存1bit資料，而且擦除操作要在block層級進行操作。這種方式導致了NAND速度相比記憶體要慢，也是其壽命較短的重要原因。

　　而3D XPoint採用了全新的儲存原理，記憶體單元是一種特殊的電阻材料，它的特殊之處在於，在施加了不同的電壓後，材料形態會發生改變，從而改變電阻阻值，即便是電壓消失，其阻值仍然存在。也就是說，3D XPoint可以通過改變電壓大小實現0和1的區分。所以我們可以看到，3D XPoint中，基礎存取單位是bit，資料以bit的形式儲存在記憶體單元中，一個記憶體單元可儲存1bit資料。在資料存取效率上，3D XPoint比NAND更高。更值得一提的是，記憶體單元材料本身不會因為形態的重複改變而老化衰退，因此3D XPoint在壽命上也較NAND更有優勢。

　　得益於上面提到的立體交叉矩陣結構，3D XPoint在包括速度、壽命以及容量等方面的表現都相當不俗。具體來說，根據官方提供的資料，3D XPoint速度和壽命均為NAND快閃記憶體的1000倍；在延遲方面，3D XPoint是NAND快閃記憶體的千分之一，為記憶體（DRAM）的10倍；在儲存密度上，3D XPoint則是記憶體的10倍。而從價格方面上看，3D XPoint價格介於記憶體和NAND之間，僅為記憶體的一半。

　　我們知道，無論是機械硬碟還是固態硬碟，在速度上與記憶體相比有著非常大的差距，這也成為目前影響使用者體驗（尤其是企業使用者）的一大瓶頸。而3D XPoint以及英特爾傲騰技術的出現相當於在硬碟與記憶體之間創立了一個新的層級，極大地彌補這二者間的效能差距。在不考慮成本的前提下，3D XPoint是目前記憶體的一個優秀的代替品，速度更快、壽命更長，容量也較大，對企業資料儲存來說是一個非常不錯的選擇。而對消費級市場而言，3D XPoint則更適合作為記憶體與硬碟之間的加速劑，提升PC整體效能。

英特爾傲騰技術產品系列

　　從目前的產品線可以看到，英特爾從企業級以及消費級兩個市場雙線並行，推出滿足不同場景使用者的傲騰技術儲存解決方案。

　　企業級市場上，英特爾推出傲騰固態盤（Optance SSD）企業級儲存系統，主要面向巨量資料企業。目前，已經上市的傲騰固態盤DC P4800X系列擁有U.2和HHHL兩種外形，採用PCIe NVMe 3.0*4介面，最高容量為750GB。效能方面，DC P4800X的4K隨機讀寫速度高達55萬、50萬IOPS，延遲在60~200微妙，終生寫入量高達12.3PB。

　　而在消費級市場上，英特爾則推出了傲騰記憶體（Optance Memory），以提升硬碟速度，做到儲存高速度和高容量的結合。傲騰記憶體與普通的M.2 SSD一樣，採用M.2 SSD介面，連線在主機板M.2插槽上使用，20納米制造工藝，支援PCIe 3.0*2通道。在效能方面，16GB版本持續讀取最高為900MB/s，持續寫入最高為145MB/s；4K 隨機讀取為19萬 IOPS，4K隨機寫入是3.5萬 IOPS。32GB版本持續讀取速度為1200MB/s，持續寫入最高為280MB/s；4K 隨機讀取為30萬 IOPS，4K隨機寫入是7萬 IOPS。

英特爾傲騰技術的應用

　　企業應用方面，英特爾已經與阿里、華為、新華三等眾多知名廠商展開合作，旨在通過使用英特爾傲騰技術提升企業在高效能運算、通訊、分析等方面的效能。

　　在今年 5月份的英特爾傲騰技術分享會上，阿里雲資料庫業務總經理曹偉在介紹POLARDB時提到，阿里雲在雲端儲存節點上就使用了英特爾傲騰SSD，創新的3D XPoint媒介比NAND提供了更低的I/O延遲和更高的I/O QoS穩定性，資料庫整體QoS方面，在95%延遲的指標上提升了76%的效能。

　　會上英特爾也表示，面向企業使用者的傲騰固態盤DC P4800X有效快取和儲存並擴充套件了記憶體，IOPS突破瓶頸，效能平均提升5~8倍，耐用性提高2.8倍，服務質量達到之前的60倍，而延遲則降低40倍。

　　而面向一般使用者的傲騰記憶體在實際表現上也相當客觀。在搭配大容量機械硬碟使用時，傲騰記憶體能夠明顯提升裝載在機械硬碟內的系統、應用、檔案等的啟動、執行和載入速度，效果與當前流行的SSD系統磁碟+HDD資料倉組合相當。

　　如若在與第八代酷睿處理器配合使用下，傲騰記憶體可以將遊戲和媒體載入速度分別提升4.7倍和1.7倍，進一步釋放CPU利用率，實現更快的3D渲染、影象分析、遊戲載入等加速操作。

　　基於以上的出色表現以及價格方面綜合考慮，傲騰記憶體的確不失為一種更為經濟可行的儲存加速方案。傲騰記憶體和機械硬碟的組合，很好地解決了此前許多普通使用者對“高速度與大容量不可兼得」的矛盾。

　　總的來看，英特爾傲騰技術是對儲存產業的又一次創新。通過創新產品結構，創造出效能更強、容量更大、耐用性更高的3D XPoint媒介，並整合英特爾獨有的軟體技術形成一套更為高效經濟的高速儲存解決方案，實現PC效能的大提升。無論是對企業級使用者還是終端消費者，傲騰技術都是他們在資料儲存上的強力支撐。