英特尔傲腾(Optane)内存即将上市：电脑性能的新指标

英特尔傲腾(Optane)内存即将从4月24日起上市，一项新的指标出现了，它将有机会改变电脑配置和心能格局。什么是评价电脑的关键指标?CPU、内存、硬盘、显示卡，这些简单罗列在产品包装上的信息勾勒出电脑的基本水平。

英特尔傲腾(Optane)内存面世

内存对于计算机来说始终是一种稀缺资源，上到大型计算机、高性能计算机，小到智能手机、可穿戴设备。数十年前业已成型的冯·诺依曼计算机架构，确立了计算和存储两者间的关系。更具体一些，负责实质计算的CPU中ALU单元只会从固定的位置(寄存器)获取数据，计算结果也只会存在固定位置，而CPU的控制单元(CU)根据指令不断地将数据放入或取出，完成了整个计算的过程。实际情况略复杂一些，CU所读写的数据还包括了地址信息，这样它才知道数据从何出来或向何处去。和同样起到缓冲作用、但以减低接口压力的Buffer不同，Cache是加速内存数据存取，经过Cache一级一级的映射和预取，内存逐渐接近并匹配千倍于其速度的ALU，计算的瓶颈随之打破。在整个映射过程中，内存中数据的地址，并未因映射而改变。

英特尔傲腾(Optane)内存产品

从硬盘到傲腾

虽然中文都是一样的“内存”，但是Memory、RAM和DRAM却是截然不同的含义。冯·诺依曼架构的内存是Memory，数据能通过地址索引存储在上面就可以，而RAM则是落地到计算设备(计算机、手机等)的Memory技术类型，具体的产品是DRAM，对应关系如同外存 --> 光盘 --> DVD一样。即便已经是相对最便宜的类型，DRAM价格仍然高达10美元/GB，是主流外存设备HDD有着100倍以上的价格差距。更致命的是，DRAM是典型的易失性半导体，简单的说就是断电就会丢失数据，不仅需要在通电状态下不断刷新数据(通过读操作完成)，而且每次加电，都需要重新从外存加载数据，说白了就是从更慢的硬盘上读取系统、应用和数据，这就是为什么硬盘的速度对系统启动时间的影响最大最直接了。

与内存相对应，外存是容量更大，同时不以内存地址映射表形式保存数据的存储器，HDD(硬盘)可谓是我们最熟悉，并且仍然是最主流的外存产品，其存储逻辑已变为分区表索引扇区的形式，SSD在存储逻辑上与HDD并无差异，而物理介质上的存储逻辑有别，另外就是相应延迟更短、数据持续传输带宽更高。

对计算机系统来说，它并不“认得”外存，OS(操作系统)起到了很好的“翻译”作用，将系统发出的内存访问需求转化为硬盘读写操作，DOS(Disk Operating System，磁盘操作系统)就是这么来的。计算机并不知道数据真实存储在何处，而OS知道，当要访问的数据不再内存中时，OS会临时将其从外存中调入，这个速度只有直接访问就能获得数据的千分之一，在获得该数据前计算机只能等待，所有时间被浪费。经过优化的OS或驱动程序，可以预判计算机将要求的下一个数据，从而提前将其装入内存。至于为什么OS不把所有数据都装入内存，以减少数据等待时间，这还不都是容量不够、价格高企造成的么。使用高性能SSD能解决从外存获取数据速度的问题么?这里先留给悬念，稍后详细解读。

新的思路

技术已经发布一年多的3D Xpoint，终于以Optane(傲腾)的产品形式落地了，姑且不论面向企业级高性能存储市场的Optane SSD和暂未推出的Optane DIMM，先来说说解决PC外存性能不足问题的第三种产品形式Optane Memory。

Optane Memory是夹在内存(DRAM)和外存(HDD)中的“劝架人”，又是OS处理数据访问需求的好帮手，它情商颇高，三头都喜欢它，内存和外存都愿意与它交换数据，OS对它管理外存的能力非常放心。而在Optane Memory诞生之前，内存总是埋怨外存“太肉”，而外存则抱怨内存对它呼来唤去都快累死了，OS经常里外不是人。

Optane Memory凭什么让大家都喜欢它?这还要从它的身世说起。今天的计算机，特别是PC核心的性能瓶颈已经从CPU、内存转移到外存，更高频率的CPU、更大容量的内存，只能解决有限的数据问题，一旦牵扯到更大量的数据，就必须和慢吞吞的外存打交道。甚至在越来越多的实际应用中，更大的内存拖累了PC的性能体验。举例来说，当OS获知有4GB内存时，它会调用较少的2GB数据，100MB/s读写性能的HDD需用时20秒;而当内存增至8GB，OS会允许调入6GB数据，需读取数据60秒，PC等待时间变长、体验变差。好在这只是个比方，现实中的OS没有那么不济，可以在数据部分调入内存后就允许CPU还是工作，极端情况下已经处理的数据回写与读取数据的冲突才更令人挠头。

Optane Memory恰好出现在这个位置。它本质上是一种缓存，在英特尔RST(Rapid Storage Technology)驱动帮助下，它可以协助OS将HDD上的频繁访问数据预读到自己内部，等待OS随时发号将数据装入内存的施令。Optane Memory采用了全新的存储介质，响应时间为ns级别、速度是GB/s级别，均比高性能SSD高一个数量级以上，以接近甚至达到DRAM的水平，可谓一呼即应。目前Optane Memory模块已推出16GB和32GB两种容量，能够轻易做到两倍于主流电脑DRAM容量的水平，再也不用担心512MB或1GB的TurboMemory模块上所出现的数据量不够内存用的问题，对DRAM来说，由它所供给的数据可谓源源不绝。同时，Optane Memory与DRAM的特性相同，支持多任务并行操作，在不断喂饱DRAM的同时还能从HDD继续读取数据或将数据写回HDD，这个能力可谓是HDD技术发展几十年来梦寐以求的能力。对HDD来说，Optane Memory既迁就了它的低速、“同意”用时间换总量，又挡住了严重影响用户体验和小数据频繁读写，对延长寿命、降低功耗颇有贡献。

新性能指标

如今，对寻求性能的PC来说，配备SSD是相当不错的选择，但与此同时，容量和价格的问题困扰着它完全取代HDD，在预算允许的情况下，SSD+HDD的双盘方案成为可能。然而，从整体PC配备的硬盘情况来看，双盘的比例恰恰最低，从金钱到管理，成本问题是最大的障碍;使用集成NAND模块为HDD加速的SSHD产品配备率也不高，产品选择少、性能提升有限等因素是主要制约。对更多用户来说，单盘仍然是主要选择，而其中单HDD携容量和成本优势占据85%的份额。

Optane Memory很有可能改变这一市场格局，甚至成为实质拉动存储性能上新台阶的推手。在SSD价格不跌反涨的当下，Optane Memory可以让数TB容量的数据达到甚至超越SSD的性能表现，同价格情况下，SSD只有100GB量级的容量。回到刚才留下的包袱，除了局促的容量难以令SSD发挥出最佳性能，SSD在计算机系统逻辑中仍旧是外存设备，其上存储的是文件，但是Optane Memory在RST的帮助下，已经将HDD上的文件整理为内存直接可用的数据块，在系统调用时直接减少了数据转换的过程，对数据的访问响应更快至DRAM水平。

更具意义的部分在于，Optane Memory性能是如此出色，竟还被OS当作硬盘使用。当开启虚拟内存功能时，内存镜像要暂存至HDD，这个功能虽缓解了系统内存不足问题，但HDD太慢，动辄过GB虚拟内存页的读写交换过程严重影响体验。Optane Memory在此时变身为影子HDD，带来数十倍的速度提升，变相增加了系统内存容量，形成了类似Xeon平台+Optane SSD才能做到的内存池(Memory Pool)特性，即DRAM+Optane Memory(虚拟内存形式)。这也可以解释为何在实际测试中，4GB内存+16GB Optane Memory的系统比配备8GB内存的HDD系统性能更为出色了。

如今，主流PC的内存容量不过8GB-16GB，数百元的Optane Memory就能带来数千元内存才能做到的32GB-64GB内存性能和应用能力，更有本职工作 -- 加速HDD，真可谓以小博大的经典呀。