存儲(chǔ)新篇章

CFan在2017年第5期曾解析過英特爾傲騰技術(shù)，如今傲騰家族三劍客中的“傲騰內(nèi)存”（Optane M e m o r y）和“傲騰S S D”（Optane SSD）已經(jīng)正式上市?？上В笳叩膬r(jià)格高達(dá)19999元，屬于絕對(duì)的奢侈品。因此，售價(jià)僅379元起的傲騰內(nèi)存自然就引起廣泛關(guān)注了。那么，傲騰內(nèi)存到底是個(gè)什么東東，它的實(shí)際效果是否有如傳說中那么給力呢？

簡(jiǎn)單來(lái)說，傲騰內(nèi)存就是一種為機(jī)械硬盤加速的技術(shù)，面向主流消費(fèi)市場(chǎng)的存儲(chǔ)解決方案。在詳細(xì)介紹傲騰內(nèi)存之前，我們不妨先來(lái)回顧一下在過去的幾年中我們的電腦又是如何給磁盤性能提速的。

毋庸置疑的純SSD方案

沒錯(cuò)，最簡(jiǎn)單的方案就是購(gòu)買純SSD。特別是那些標(biāo)配了PCI-E通道M.2插槽的筆記本或主板，可以通過NVMe SSD獲得超過2500MB/s的極致讀取速度（圖1）。此外，像英特爾750系列這種采用PCIe插槽的SSD也能享受GB/s級(jí)別的超高速體驗(yàn)（圖2）。

問題是，先不說筆記本和主板有沒有M.2插槽，就現(xiàn)在SSD市場(chǎng)不斷漲價(jià)的趨勢(shì)，也能直接打消不少用戶的升級(jí)計(jì)劃。要知道，去年這個(gè)時(shí)候350元你可以買到240GB容量的SSD，而今天120GB SSD的價(jià)格就多在400元上下了（圖3）。

所以，是否通過純SSD一步到位解決存儲(chǔ)性能的瓶頸，完全取決于你的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和設(shè)備所能支持硬盤數(shù)量的上限（圖4）。至少對(duì)絕大多數(shù)普通用戶而言，純SSD只是夢(mèng)中樓閣，想想就好。

因此，我們才需要一些純SSD之外的替代方案。

混合硬盤改善磁盤性能

為了彌補(bǔ)PC性能瓶頸的最后一塊短板，機(jī)械硬盤廠商在很早以前就曾做出了努力，比如SSHD混合硬盤，就是機(jī)械硬盤用于緩解SSD攻勢(shì)的解決方案。

SSHD的悠久歷史

希捷、西部數(shù)據(jù)、東芝等廠商都曾推出過SSHD混合硬盤，只是如今還在堅(jiān)守這一陣地且不斷更新的品牌則只剩下了希捷。所以我們不妨通過希捷，簡(jiǎn)單回顧一下SSHD的發(fā)展史：

早在2 0 1 0年，希捷就推出了第一代混合硬盤Momentus XT，其厚度為9.5mm并集成4GB SLC閃存和32MB緩存；2011年升級(jí)到了第二代，增加750GB容量版本，提升了70%的性能；2013年進(jìn)化到第三代Laptop Thin SSHD，7mm瘦身成功，并集成8GB MLC閃存顆粒和64MB緩存；2016年，第四代FireCuda SSHD在保持7mm身材的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了2TB容量（2.5英寸）（圖5），搭配8GB MLC閃存和更大的128MB緩存（圖6）。

可見，SSHD的發(fā)展趨勢(shì)就是不斷改進(jìn)單碟存儲(chǔ)技術(shù)（提升容量和實(shí)現(xiàn)瘦身）、更換NAND Flash顆粒（提升容量，降低成本，比如希捷早期SSHD用的都是壽命最長(zhǎng)的SLC，隨后則換成了MLC）和主控策略的升級(jí)（提升性能）。目前希捷最新的500GB/1TB SSHD售價(jià)分別為399元和499元，較同容量普通機(jī)械硬盤分別貴80元和100元，性能價(jià)格比較最初有了質(zhì)的飛躍。

SSHD的神奇之處

簡(jiǎn)單來(lái)說，希捷FireCuda SSHD通過主控、Adaptive Memory和Fast Factor等技術(shù)，可以將用戶頻繁使用的熱數(shù)據(jù)（如開機(jī)時(shí)所需調(diào)用的系統(tǒng)文件、打開常用軟件或游戲的部分文件）導(dǎo)入至8GB的閃存中，也就是利用閃存顆粒在隨機(jī)性能上的先天優(yōu)勢(shì)幫我們最經(jīng)常使用的程序加速，從而起到彌補(bǔ)機(jī)械硬盤自身讀寫碎片化文件能力不足的作用（圖7、圖8）。

在實(shí)際體驗(yàn)上，SSHD給人的感覺就是“越用越快”。以加載《魔獸世界》為例，第一次啟動(dòng)游戲需22秒，第二次需要14秒，從第三次開始就能穩(wěn)定在7秒左右。當(dāng)然，像偶爾才看一次的本地高清視頻（還包括其他不常用的文件），就無(wú)法享受到SSHD的加速增益了。

可能有同學(xué)會(huì)問了，就8GB的閃存空間哪夠用?。空?qǐng)放心，像Windows 7每次開機(jī)進(jìn)入桌面只會(huì)讀取500MB左右的數(shù)據(jù)，類似《Dota 2》一類的游戲每次加載也只會(huì)讀取300MB左右的內(nèi)容。換句話說，SSHD的8GB閃存足夠覆蓋Windows系統(tǒng)和數(shù)十個(gè)常用軟件和游戲的加速，基本上算是夠用了。

要知道，很多筆記本只提供了一個(gè)硬盤安裝位，而現(xiàn)階段大容量SSD的價(jià)格卻太過高昂，想最大限度提升磁盤性能，SSHD就是唯一的選擇了。此外，希捷FireCuda SSHD也包含3.5英寸臺(tái)式機(jī)硬盤的版本（圖9），最大容量也是2TB，綜合性能優(yōu)于2.5英寸版本，適合臺(tái)式機(jī)用戶選擇。

SSHD的缺陷所在

SSHD可以顯著提升常用軟件的加載（讀取）速度，但由于它缺乏寫入緩存機(jī)制，所以4K寫入性能很差，一旦涉及大量文件寫入時(shí)（比如Windows Update升級(jí)）就會(huì)明顯拖累整機(jī)的速度。此外，SSHD內(nèi)置8GB閃存自身的速度也就相當(dāng)于閃存盤，雖然比機(jī)械硬盤快得多，但距離真正的SSD還是存在很大的差距。

換句話說，加載同樣的程序，原本機(jī)械硬盤與SSD之間的速度相差20倍，通過SSHD的多次運(yùn)行加速之后可將差距縮小到3倍到5倍，但這個(gè)差距卻始終存在，是一道無(wú)法逾越的高山?？偨Y(jié)一下就是：

1.SSHD集成的閃存容量??；

2.SSHD集成的閃存性能差；

3.SSHD對(duì)寫入緩存優(yōu)化差。

英特爾的早期嘗試

在SSHD誕生后不久，英特爾也注意到了消費(fèi)者對(duì)磁盤性能的渴求。于是，英特爾借著“超極本”（Ultrabook，跨越第二代、三代和四代酷睿平臺(tái)）發(fā)布的契機(jī)推出了針對(duì)機(jī)械硬盤加速的技術(shù)：IRST，從而換來(lái)比SSHD更有效的磁盤性能提升。

兩個(gè)“IRST”

有意思的是，英特爾在這個(gè)時(shí)期曾推出過“英特爾快速存儲(chǔ)技術(shù)”（Intel Rapid Storage Technology）和“英特爾快速啟動(dòng)技術(shù)”（Intel Rapid Start Technology），它們的英文縮寫都是IRST，但實(shí)現(xiàn)的原理和機(jī)制卻有著很大差異。

其中，英特爾快速存儲(chǔ)技術(shù)的原理是用小容量的SSD（mSATA接口，當(dāng)時(shí)的主流容量是16GB或32GB）作為機(jī)械硬盤的緩存盤（和SSHD集成的閃存類似）（圖10），但由于它需要整合磁盤管理程序控制臺(tái)及SATA、AHCI、RAID驅(qū)動(dòng)程序，所以只有在支持RAID的芯片組（筆記本臺(tái)式機(jī)均可）上才能激活。通過英特爾快速存儲(chǔ)技術(shù)軟件還能對(duì)緩存盤的容量和模式進(jìn)行調(diào)整（圖11），最終實(shí)現(xiàn)類似SSHD“越用越快”的增益效果。

而英特爾快速啟動(dòng)技術(shù)則是利用SSD的部分空間用于保存睡眠狀態(tài)的系統(tǒng)文件，從而實(shí)現(xiàn)快速開機(jī)并即刻恢復(fù)到工作狀態(tài)的目的。其實(shí)現(xiàn)的基本流程是用DiskGenius等軟件將SSD劃出一個(gè)不小于內(nèi)存容量的閑置空間（圖12），并將其保存為“OS/2 hidden C：”類型的主磁盤分區(qū)。然后在BIOS中就能激活I(lǐng)ntel Rapid Start選項(xiàng)，開機(jī)后安裝運(yùn)行Intel Rapid Storage Technology軟件就能啟動(dòng)這項(xiàng)功能（圖13）。

和SSHD的差異

問題來(lái)了，英特爾IRST和SSHD都是玩起了緩存硬盤，那它們的差異在哪？答案是，IRST解決了SSHD的特有缺陷。

首先，英特爾IRST以SSD作為存儲(chǔ)介質(zhì)，而SSD本身的讀寫速度絕非SSHD里面集成的閃存盤性能的閃存芯片可比；其次，IRST同時(shí)支持讀緩存和寫緩存，不僅可以完成對(duì)常用軟件游戲的啟動(dòng)加速，在硬盤閑置時(shí)還能將SSD緩存里的數(shù)據(jù)同步回機(jī)械硬盤，不存在大量文件寫入時(shí)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象的隱患；最后，IRST技術(shù)不會(huì)浪費(fèi)SSD的空間，除了做緩存的部分外剩余空間可以作為普通磁盤分區(qū)使用（圖14）。

問題又來(lái)了，雖然現(xiàn)在SSD價(jià)格漲得比較厲害，但咬咬牙買個(gè)120GB的SSD也談不上太大的壓力。而120GB的容量已經(jīng)足夠安裝系統(tǒng)和常用軟件了，此時(shí)像IRST這種加速技術(shù)就有些雞肋的感覺了。

在這種大環(huán)境下，傲騰來(lái)了。

全面了解傲騰內(nèi)存

其實(shí)“傲騰內(nèi)存”這個(gè)名字存在歧義，因?yàn)榘硫v家族原本還有一個(gè)英文名為“Optane DRAM”的成員，外觀和內(nèi)存條相似，是一種可提供接近內(nèi)存的讀寫速度，卻能永久保存數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電丟失的終極存儲(chǔ)解決方案。從本質(zhì)來(lái)看，“傲騰內(nèi)存”其實(shí)更像是“傲騰緩存”，因?yàn)樗墓ぷ鳈C(jī)制，就是扮演機(jī)械硬盤緩存盤的角色。

M.2 SSD的近親

很多用戶看到傲騰內(nèi)存都會(huì)感到很“親切”。沒錯(cuò)，因?yàn)榘硫v內(nèi)存就是一個(gè)2280（80mm）標(biāo)準(zhǔn)的M.2 SSD（圖15），只是它僅能被支持PCIe NVMe 3.0×2接口的M.2插槽所識(shí)別。實(shí)際上，我們可以忽略傲騰內(nèi)存接口的兼容性問題，因?yàn)樗欣想娔X都不支持它，唯有英特爾200系列芯片組主板，第七代酷睿處理器（不包括奔騰和賽揚(yáng)家族）和Windows 10 64bit這三個(gè)條件都滿足時(shí)才能激活傲騰內(nèi)存（圖16）。

都是緩存差異在哪

SSHD、英特爾IRST和傲騰內(nèi)存的加速機(jī)制都是緩存，那它們的差異體現(xiàn)在了哪里？前文我們介紹過SSHD和IRST的區(qū)別，后者更快更完美，而IRST和傲騰內(nèi)存的關(guān)系也是更快更完美。

如今SSD（包括更高端的NVMe SSD）都是以NAND Flash作為存儲(chǔ)介質(zhì)，而傲騰內(nèi)存的存儲(chǔ)介質(zhì)卻換成了3D XPoint，二者的差別就好像自行車VS汽車，3D XPoint可帶來(lái)接近內(nèi)存的性能，在延遲、耐擦寫性、介質(zhì)速度等幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上也大大優(yōu)于NAND Flash（圖17）。

無(wú)論是SSHD還是IRST，它們的作用只是提升開機(jī)和軟件游戲的啟動(dòng)速度，如果你用CrystalDiskMark等軟件對(duì)與它們組合的機(jī)械硬盤測(cè)試，其讀寫速度基本沒有變化，只是帶來(lái)感官體驗(yàn)上的提升。

但傲騰內(nèi)存就不一樣了，在32GB傲騰內(nèi)存和機(jī)械硬盤搭配時(shí)，其整體性能不僅可以秒掉單機(jī)械硬盤，碎小文件讀取時(shí)甚至可以將純SATA3.0接口的SSD遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩下，在碎小文件寫入時(shí)更是數(shù)倍于三星960 Pro這種頂級(jí)NVMe SSD（見下表）！

換句話說，在傲騰內(nèi)存的加持下，機(jī)械硬盤就變成了一塊SSD。要知道，1TB機(jī)械硬盤+16GB傲騰內(nèi)存的成本也就700元左右，而一塊1TB SATA3.0接口的SSD則至少要2500元！

理性看待傲騰內(nèi)存

傲騰內(nèi)存性能雖然強(qiáng)，但所謂的跑分?jǐn)?shù)據(jù)也只是停留在理論上的一組數(shù)字，就好像SATA SSD和NVMe SSD，跑分?jǐn)?shù)據(jù)差異顯著，但在實(shí)際體驗(yàn)上的差異其實(shí)很小。傲騰內(nèi)存的最大優(yōu)勢(shì)，就是借助3D XPoint的“天賦技能”——快，讓緩存其中的文件可進(jìn)行更頻繁和高效的讀取/寫入，讓機(jī)械硬盤中的更多文件有機(jī)會(huì)入駐其中，從而遠(yuǎn)遠(yuǎn)拉開與SSHD和IRST技術(shù)之間的距離，獲得最為接近純SSD的體驗(yàn)（圖18）。

但是，傲騰內(nèi)存的運(yùn)行機(jī)制，注定它不可能幫保存在機(jī)械硬盤中的所有內(nèi)容加速，依舊只對(duì)真正被緩存進(jìn)去的文件才有效。所以，對(duì)追求最頂級(jí)性能的玩家來(lái)說，還是直接上大容量NVMe SSD，將系統(tǒng)、軟件游戲和其他全部文件保存在其中才是王道，

傲騰內(nèi)存真正適用的人群，其實(shí)應(yīng)該是不舍得買大容量SSD，但卻希望可以顯著提升機(jī)械硬盤讀寫速度的普通用戶。因此，中低端筆記本和臺(tái)式機(jī)主板能否標(biāo)配支持傲騰內(nèi)存的M.2插槽，將成為決定該技術(shù)是否能夠普及的關(guān)鍵。

很多筆記本或主板身上只有唯一的M.2插槽，只有確定“舍不得買”大容量SSD的用戶才會(huì)選擇傲騰內(nèi)存的形式對(duì)機(jī)械硬盤進(jìn)行加速。而真正選擇那些標(biāo)配2個(gè)PCIe通道M.2插槽高端筆記本/主板的玩家，又有幾個(gè)買不起大容量SSD的呢？

要知道，現(xiàn)在英特爾自家的600P系列NVMe SSD只賣4XX元/6XX元（128GB/256GB），你用32GB傲騰內(nèi)存的開銷，再添點(diǎn)就能入手256GB的Intel 600P了，而256GB容量已經(jīng)足夠絕大多數(shù)普通用戶折騰了。

小結(jié)

當(dāng)你拿到本期雜志時(shí)，英特爾傲騰內(nèi)存應(yīng)該就已全面上市了，而絕大多數(shù)200系列臺(tái)式機(jī)主板在標(biāo)配M.2插槽的情況下，通過更新BIOS的方式大都能對(duì)傲騰內(nèi)存加以支持（圖19），可以率先體驗(yàn)機(jī)械硬盤變身SSD的樂趣。至于筆記本，傲騰內(nèi)存短期內(nèi)還很難在主流價(jià)位的產(chǎn)品身上普及，與其關(guān)注傲騰內(nèi)存，反而不如關(guān)心SSD的價(jià)格何時(shí)降下來(lái)更為實(shí)在。