百科全解析 黑科技英特尔傲腾技术为何物

  英特尔傲腾技术(Optance)一经推出就被许多人誉为是“摩尔定律颠覆者”。在硬盘与内存性能差距极大的今天,傲腾技术的出现带来的不仅是存储性能以及PC性能的巨大提升,也是对当下大数据化进程的一次大促进。傲腾技术真的有这么神?它又是如何实现大提速的呢?接下来,我们IT百科就来给大家解密傲腾技术。

英特尔傲腾技术原理解析

  傲腾技术是由英特尔推出的一种高速存储技术,由3D XPoint内存介质、英特尔内存和存储控制器、英特尔互联 IP 和英特尔软件共同构成。其中,3D XPoint内存介质是傲腾技术的基石。

傲腾技术

  3D XPoint是由英特尔和镁光科技共同推出的非易失性高速存储技术,具有NAND类似的容量以及内存(DRAM)类似的性能。

  从介质结构上看,3D XPoint采用的是立体交叉矩阵结构。介质存储器由内存单元、选择器以及读写总线构成,内存单元和选择器位于交叉叠起的字线和位线之间。这种构成方式相比NAND上复杂的电容、晶体管结构来说要简单的多,使得单个内存单元占据的空间更小。3D XPoint还通过采用立体堆叠技术,在单位面积上垂直增加存储层数,进一步提升存储密度。得益于这样的结构方式,3D XPoint的存储密度是内存的10倍。

傲腾技术

  3D XPoint的数据访问方式也是非常特殊的。传统的NAND采用的是电容存储原理,通过以浮置栅极是否带电来表示1或0。同时,NAND由block(块)构成,block的基本单元是page(页),NAND的page进行一次编程才能存储1bit数据,而且擦除操作要在block层级进行操作。这种方式导致了NAND速度相比内存要慢,也是其寿命较短的重要原因。

傲腾技术

  而3D XPoint采用了全新的存储原理,内存单元是一种特殊的电阻材料,它的特殊之处在于,在施加了不同的电压后,材料形态会发生改变,从而改变电阻阻值,即便是电压消失,其阻值仍然存在。也就是说,3D XPoint可以通过改变电压大小实现0和1的区分。所以我们可以看到,3D XPoint中,基础访问单位是bit,数据以bit的形式存储在内存单元中,一个内存单元可存储1bit数据。在数据访问效率上,3D XPoint比NAND更高。更值得一提的是,内存单元材料本身不会因为形态的重复改变而老化衰退,因此3D XPoint在寿命上也较NAND更有优势。

傲腾技术

  得益于上面提到的立体交叉矩阵结构,3D XPoint在包括速度、寿命以及容量等方面的表现都相当不俗。具体来说,根据官方提供的数据,3D XPoint速度和寿命均为NAND闪存的1000倍;在延迟方面,3D XPoint是NAND闪存的千分之一,为内存(DRAM)的10倍;在存储密度上,3D XPoint则是内存的10倍。而从价格方面上看,3D XPoint价格介于内存和NAND之间,仅为内存的一半。

傲腾技术

  我们知道,无论是机械硬盘还是固态硬盘,在速度上与内存相比有着非常大的差距,这也成为目前影响用户体验(尤其是企业用户)的一大瓶颈。而3D XPoint以及英特尔傲腾技术的出现相当于在硬盘与内存之间创立了一个新的层级,极大地弥补这二者间的性能差距。在不考虑成本的前提下,3D XPoint是目前存储器的一个优秀的代替品,速度更快、寿命更长,容量也较大,对企业数据存储来说是一个非常不错的选择。而对消费级市场而言,3D XPoint则更适合作为内存与硬盘之间的加速剂,提升PC整体性能。

英特尔傲腾技术产品系列

  从目前的产品线可以看到,英特尔从企业级以及消费级两个市场双线并行,推出满足不同场景用户的傲腾技术存储解决方案。

傲腾技术

  企业级市场上,英特尔推出傲腾固态盘(Optance SSD)企业级存储系统,主要面向大数据企业。目前,已经上市的傲腾固态盘DC P4800X系列拥有U.2和HHHL两种外形,采用PCIe NVMe 3.0*4接口,最高容量为750GB。性能方面,DC P4800X的4K随机读写速度高达55万、50万IOPS,延迟在60~200微妙,终生写入量高达12.3PB。

傲腾技术

  而在消费级市场上,英特尔则推出了傲腾内存(Optance Memory),以提升硬盘速度,做到存储高速度和高容量的结合。傲腾内存与普通的M.2 SSD一样,采用M.2 SSD接口,连接在主板M.2插槽上使用,20纳米制造工艺,支持PCIe 3.0*2通道。在性能方面,16GB版本持续读取最高为900MB/s,持续写入最高为145MB/s;4K 随机读取为19万 IOPS,4K随机写入是3.5万 IOPS。32GB版本持续读取速度为1200MB/s,持续写入最高为280MB/s;4K 随机读取为30万 IOPS,4K随机写入是7万 IOPS。

英特尔傲腾技术的应用

  企业应用方面,英特尔已经与阿里、华为、新华三等众多知名厂商展开合作,旨在通过使用英特尔傲腾技术提升企业在高性能计算、通信、分析等方面的性能。

  在今年 5月份的英特尔傲腾技术分享会上,阿里云数据库业务总经理曹伟在介绍POLARDB时提到,阿里云在云存储节点上就使用了英特尔傲腾SSD,创新的3D XPoint介质比NAND提供了更低的I/O延迟和更高的I/O QoS稳定性,数据库整体QoS方面,在95%延迟的指标上提升了76%的性能。

  会上英特尔也表示,面向企业用户的傲腾固态盘DC P4800X有效缓存和存储并扩展了内存,IOPS突破瓶颈,性能平均提升5~8倍,耐用性提高2.8倍,服务质量达到之前的60倍,而延迟则降低40倍。

  而面向一般用户的傲腾内存在实际表现上也相当客观。在搭配大容量机械硬盘使用时,傲腾内存能够明显提升装载在机械硬盘内的系统、应用、文件等的启动、运行和加载速度,效果与当前流行的SSD系统盘+HDD数据仓组合相当。

  如若在与第八代酷睿处理器配合使用下,傲腾内存可以将游戏和媒体加载速度分别提升4.7倍和1.7倍,进一步释放CPU利用率,实现更快的3D渲染、图像分析、游戏加载等加速操作。

  基于以上的出色表现以及价格方面综合考虑,傲腾内存的确不失为一种更为经济可行的存储加速方案。傲腾内存和机械硬盘的组合,很好地解决了此前许多普通用户对“高速度与大容量不可兼得”的矛盾。

  总的来看,英特尔傲腾技术是对存储产业的又一次创新。通过创新产品结构,创造出性能更强、容量更大、耐用性更高的3D XPoint介质,并整合英特尔独有的软件技术形成一套更为高效经济的高速存储解决方案,实现PC性能的大提升。无论是对企业级用户还是终端消费者,傲腾技术都是他们在数据存储上的强力支撑。

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