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英特尔傲腾:摩尔定律的助推剂

2017-05-04 15:49

北京2017年5月4日电 /美通社/ -- 2017年3月,英特尔发布的面向台式机的英特尔®傲腾™ 内存模块(16GB和32GB),自4月24日起上市开售。目前京东已发售,16GB售价379元。

无人不知无人不晓的摩尔定律,不仅是英特尔几十年来技术革新的标准,而且也成为IT行业发展的参照物。然而英特尔的触角可不仅限于芯片领域,革命性的傲腾(Optane)将永久改变存储市场的格局。

机械硬盘还是闪存市场,都已逐渐形成寡头形态,无论是希捷和西部数据垄断HDD市场,还是三星、SK海力士、美光、闪迪以及东芝瓜分闪存市场,新进厂商的技术和资金门槛都非常高,即便像紫光这样大举杀入半导体市场的企业,投资数千亿元,都难有撼动市场格局的能力。因此,存储领域的技术革新,完全是按部就班地进行,容量和性能一直都在有所提升,但Optane的出现,将打破这个可预期的过程,使慢下来的存储重归摩尔定律。

一年多前,当英特尔正式公布了3D Xpoint技术,技术特征恐怕不会留给人太多印象,而其动辄千百倍的性能提升、容量提升或成本下降,的确吊足了市场的胃口。毕竟长久以来,只有完全由半导体技术所驱动的处理器才能保持较高的性能增长,而从内存到硬盘的存储产品,性能和容量的提升都变得非常缓慢,4GB内存甚至仍是PC的入门甚至主流配置,这一方面要拜Windows 7/8/10以来内存优化所赐,另一方面在成本压力下,用CPU的速度优势弥补内存容量的劣势也是不得已而为之。类似情况也出现在硬盘上,虽说轻薄笔记本电脑的流行拉动的SSD的市场增长,但是对于平均价格不足3000元的台式电脑来说,SSD既昂贵也不够用,配备率不足15%也在情理之中。

对PC来说,Optane三种不同形态的产品中,傲腾内存(Optane Memory)是来帮助“后进”分子的。在如今的PC中,存储“当仁不让”地拖了整个系统的后腿,曾经最有效的性能提升手段,已经从增加内存变为添加SSD。但是在预算有限的情况下,系统所添加的SSD并不能满足现实需要,比性能更凸显的矛盾是容量。

包括此前英特尔自己推出的TurboMemory在内,双硬盘(独立)或者混合硬盘(加速)方案,都是面向预算充足的中高端系统,而面对预算有限的PC提供有效的加速方案方面就略显不足。Optane Memory首先改变了产品定位,从再加速转变为加速。另外,不得不提的是,混合加速方案的软件平台Windows ReadyDrive早已非常成熟,但是对应的硬件方案,无论是TurboMemory+HDD还是SSD+HDD都已经被实质淘汰,即实际使用率或配置率极低,容量不足以及SSD如何在中高端笔记本电脑上普及,是前者推出市场的主要原因,而SSD性能本身的短板,则是混合方案失败的主因。

Optane Memory延续了混合硬盘的解决方案,而且从性能指标上并不比NVMe接口的高端SSD更出色,它凭什么改变PC的生态呢?在很多测试中,Optane Memory被拿来与消费级高端的三星960Pro/Evo、英特尔600p/6000p进行比较。以定位相对较低的英特尔600p系列产品为例,容量仅有16GB/32GB的Optane Memory读性能超过最小容量的600p,而I/O能力也在其之上,甚至读I/O性能大幅领先。同时,英特尔公布的读/写延迟时间也显示,Optane Memory仅在µs量级,而3D NAND普遍在1x ms水平,相差千倍!当然,更高端的Pro 6000p以及三星的960Pro/Evo在I/O性能方面的提升更为显著,实际测试也反映出它们完全在另一个境界。

低延迟的特性特别有利于提升用户使用体验,而高I/O能力更是弥补了HDD的不足,反而是数据传输速度成为相对次要的参数。


Optane Memory 16GB

Optane Memory 32GB

600p 128GB

600p 1024GB

持续写(MB/s)

145

290

450

560

持续读(MB/s)

900

1350

770

1800

写IOPS

35K

65K

35K

128K

读IOPS

190K

240K

91.5K

115K

读/写延迟(µs)

7/18

9/30

-

-

最大功耗(W)

3.5

3.5

0.1?

0.1?

从成本投入角度来看,三星960全系起始容量已在256GB水平,价格近千元;能够达到379元/44美元价位的SSD,只能是有性能缺陷的三星XP941级别产品,而容量最小的600p比32GB Optane Memory价格更高、性能略低,选择起来似乎并不难。

在开始分析Optane Memory的性能分析之前,首先要给大家看的是其性能表现。以上测试的平台为Core i5-7600、4GB、希捷ST500DM002 500GB机械硬盘。其中这个HDD转速为7200r/min、16MB缓存、单碟500GB,125MB/s的平均读写速度,可真算不上高水准。

Drive Specification*

ST500DM002

ST320M000

ST250DM000

Formatted Capacity**

500GB

320GB

250GB

Guaranteed sectors

976,773,168

625,142,448

488,397,168

Heads

2/1

Disks

1

Bytes per sector
 (4K physical emulated at 512-byte sectors)

4096

Default sectors per track

63

Default read/write heads

16

Default cylinders

16,383

Recording density (max)

1413kb/in

Track desity (avg)

236ktracks/in

Areal desity (avg)

329Gb/in2

Spindle speed

7200RPM

Internal data transfer rate (max)

1695Mb/s

Average Data Rate, read/write (MB/s)

125MB/s

Maximum sustained data transfer rate, OD read

144MB/s

I/O data-tranfer rate (max.)

600MB/s

Cache buffer

16MB

然而在实际测试中,无论Optane Memory容量是16GB还是32GB,整个系统的磁盘性能全部以Optane Memory的性能水平示人完全没有1xxMB/s的赢弱表现。而且在测试中,Optane Memory的测试成绩极为接近甚至略高于标称水平,这是在以往的HDD或SSD测试中从未有过的,通常受数据压缩和接口延迟影响,几个主流的硬盘仿真测试软件出来的成绩,会低于标称水平5%~10%,都是正常的,标称性能往往只有在IOMeter这样的纯粹测试中达到,看来英特尔的数据标称还是非常保守的。 


16GB

32GB

标称读(MB/s)

900

1350

实际读(MB/s)



AS SSD

891

1303

CrystalDiskMark

943

1427

ATTO Disk

933

1371

标称写(MB/s)

145

290

实际写(MB/s)



AS SSD

145

257

CrystalDiskMark

155

299

ATTO Disk

153

298

是否负担HDD性能优化工作,对Optane Memory的读写速度层面的性能影响几乎没有,相对显著的影响在4K文件的读性能上,性能分水岭则是读取文件的容量:超过Optane Memory的容量,则读性能被拉低,而不超过则几乎无影响。究其原因,与Optane Memory的缓存机理有密切关系,而同理,写性能也会受到相应的影响,但目前无论是测试软件还是主流应用,都罕有一次性写入数据量超过16GB的,至少你得有16GB以上很多的内存,才有一次性写入这么多数据的可能。至于性能被拉低的程度,则和被读取数据的类型、数据块大小密切相关,总体来说越细碎负面影响越大,因为这样更会将HDD的I/O的瓶颈凸显。在此前SSD使用ReadyDrive加速HDD的测试中,存储系统的读写性能也被拉升,但是提升幅度远不能达到SSD原本的性能表现,SSD本身I/O性能缺陷和延迟较大的不足,在这样的方案中被放大 -- OS大量细碎缓冲读写模式,正好“发挥”了SSD的4K能力、耐久性的劣势。

另一组开启或关闭Optane Memory系统缓冲功能的测试对普通用户更有意义,它代表着装备Optane Memory所能带来的直接体验改善。


Optane

no Optane

Windows 10SP1磁盘性能(经过训练)

6.25(1次训练后稳定)

5.9

Windows 10SP1磁盘性能(未经训练)

5.9

-

重起时间(s)

30

75

冷起事件(s)(自按下电源键)

22

75

关机时间(s)

6

11

系统性能自检程序监控启动时间(s)

5

15

shell加载(s)

1

15




起动Adobe Photoshop CC(s)

27

85

Chrome安装时间(s)

32(一次应用,无加速优化)

33

关于起动时间,无论是应用软件还是系统,用户对其起动时间的感受最为直接,Optane Memory的加入可谓将HDD瞬间变为SSD,而且一次性读写数十GB数据的应用非常罕见,Optane Memory所带来的几乎就是全盘(HDD)无缝的性能优化,这一效果是SSD+HDD的双盘模式无法企及的。

目前,Optane Memory 16GB版本价格已出,为379元,32GB版本价格预计不会超过700元。单就对PC性能的帮助来说,动辄数百GB甚至数TB的SSD级别存储,可谓从地飞到天,使早已脱离摩尔定路的存储回归正轨。

消息来源: 英特尔
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