Intel七代CPU是挤牙膏吗?3D Xpoint是未来电脑性能飞跃的关键 (2)

2017-01-11 08:31:43 admin 百事科技
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这就是存储单元堆叠与交叉阵列结构同时存在于3D Xpoint技术里的原由,不仅每一幢楼里的住户们之间能够自由“串门”,楼与楼之间的住户们同样可以自由“串门”。技术呈现出来的效果就是:既能够扩大存储容量,又能够通过交叉阵列结构提升数据吞吐速度。

加入新模块 高效又长寿

其实明眼人都能看得出来,之前我们所说的交叉阵列结构与存储单元堆叠都是为了小镇“住户”来考虑的,小镇住户的身份其实就是数据存储。但内存与硬盘不只是涉及到“存储”这个概念,访问与读取也是很重要的。存储快了,但是访问、读取慢了的话,内存、硬盘性能还是上不去,盖那么多大楼、开那么多任意门岂不是白白浪费了?

引入选择器提升效率 延长寿命

所以英特尔在3D Xpoint技术中又引入了选择器。我们知道,在NAND闪存中,数据是以位(bit)的方式保存在Memory Cell中,一个Cell存储一个bit,这些Cell或8个或16个为单位,连成bit line,而这些line组合起来会构成Page,NAND闪存就是以页为单位读写数据,以块为单位擦除数据,同时按照这样的组织方式形成三类地址:Block Address、Page Address以及Column Address。对于NAND闪存来讲,地址和命令只能在I/O上传递,数据宽度只有8位。

3D Xpoint中的选择器就是为了解决这些瓶颈而被“请”来的。我们先看看其原理:存储单元通过改变发送至每个选择器的电压,来实现数据的访问、写入或读取,相对于NADN闪存通过寻址方式来实现数据访问、写入、读取或擦除的方式,3D Xpoint效率更高。此外这样做的好处不仅消除了对晶体管的需求,同时也在提高存储容量时能够降低成本。因此3D Xpoint是一项既能够提高存储介质速度、性能的技术,同时又是一项能够降低存储介质成本的技术。

不明白?没关系,我们还是以比喻的方式对此进行说明:设计师英特尔先生与镁光施工队在小镇上的开发,让原本只有20000平米的小镇拥有了一个高楼连着高楼的超大规模住宅区,目测一下似乎住个200000人也不成问题了。但尴尬的是,这个小镇原本的常住居民只有2000人,那另外那些空着的房子怎么办呢?

于是英特尔先生与镁光施工队狼狈为……呃,再次合作,合伙拓展旅游事业。他们将空置的房间改成旅馆,租给来来往往路过这个镇子的游客。但是游客们都想住在采光好、视野好的房子里,所以时间久了这些房间就会因过度使用而出现问题。

面对这样的尴尬,英特尔先生和镁光施工队又想出一个游客管理办法:让游客们轮流使用所有房间。这样就不会出现一个采光好、视野好的房子经常被光顾,却因过度使用而损坏甚至垮塌的悲剧。

说到这里可能大家明白了,选择器的主要作用就在于,它可以合理有效的调控数据存储位置,并且让数据不单单只呆在一个地方,通过这种动态、随机的分配机制,可以让存储单元有更高的有效利用率,同时也能够让访问、写入、读取、擦除变得更高效,此外整个存储介质的寿命也会变得更长。

如果说交叉阵列结构是为数据盖了一栋大房子,而存储单元堆叠让这栋大房子更具规模,那么选择器在其中所起的作用,就是合理有效的调动这片大规模房屋中的数据,让它们变得更易访问、更快速的读写。

引入快速切换单元 提升效率

然而,面对超大量的数据吞吐,如果仅凭借选择器的话,效率还是有所掣肘,毕竟“一个人”的力量是有限的,一个选择器也无法解决所有问题。因此3D Xpoint中还引入了“快速切换单元”。通过快速切换单元,选择器就像开了挂一样,其高效性就会被彻底激发出来。

我们还是先来了解一下基本的原理:基于3D Xpoint技术所打造的存储介质,会凭借更为小尺寸的存储单元,快速切换选择器、低延迟交叉点阵列以及快速写入算法,让每一个成员始终处于高效的工作状态中,而避免有的忙有的闲这样的情况发生。在这种情况下,存储单元能够以高于目前所有非易失性存储技术的速度切换其状态。这是3D Xpoint技术提升存储性能的秘诀所在。

还是没看懂?别急,来来来,让我们再回到小镇中来。其实很多人从来没有见过英特尔先生和镁光施工队这样的盖房子方法,于是慕名而来参观的游客越来越多,同时也想体验一下小镇的生活。这虽然是好事,但人一多,就造成了接待处经常排长队的现象,不仅给小镇的形象带来了影响,同时也让游客们抱怨不已。

针对这种情况,设计师英特尔先生决定培养一批专业管理员,让他们了解小镇大楼里每一个房间的位置以及情况。经过培训的管理员们被安排在了每一栋大楼的门口,当有游客到了之后,这些管理员会一对一轻车熟路的将他们领到相应位置的空房间里住下,这样就缓解了接待处的压力,让效率得到提升。

而这些管理员,其实就是快速切换单元,它们能够将数据合理、快速的分配到没有人住的房间,省略了中间一一排查寻址的过程,自然而然也就能够提升数据吞吐的速度了。

其它说明与官方性能数据分享

从之前的解读中我们可以看出,基于3D Xpoint技术的Optane内存与Optane固态硬盘,实质上就是近年来所出现的3D闪存技术。然而英特尔的高明之处在于,3D Xpoint技术是以“3D+3D”的方式来最大限度提升效率与性能,普通的3D存储技术则是“2D+3D”的方式,二者孰优孰劣,差异在哪儿,显而易见了吧?

那么英特尔的Optane内存与Optane硬盘实际表现到底怎样呢?我们什么时候才能使用到Optane呢?怎样的硬件配置才支持Optane呢?

首先,Optane在最初公布之时,主要是要推广Optane固态硬盘。而随着第七代酷睿平台的公布,英特尔也增加了Optane内存。其次,Optane内存将在2017年第二季度正式出货,而Optane固态硬盘的出货时间尚未公布。Optane内存型号为Intel Optane Memory 8000P系列,拥有16GB与32GB两种容量规格。Optane中文名为“闪腾”,搭载Optane的电脑会有专属的“Optane贴标”。

第三,Optane内存与硬盘都是通过M.2接口来进行数据传输。第四,只有英特尔200系芯片组主板以及英特尔第七代酷睿处理器才支持Optane内存,非200系主板或者200系主板却并未搭载第七代酷睿这些情况,是不支持Optane内存的。所以想要体验Optane内存,就必须要同时升级200系主板与第七代酷睿。

最后,Optane内存目前的实际用途其实就是沟通系统内存与SSD或HDD之间的缓存,也可以理解为用内存的速度干硬盘的事。接下来我们再看看英特尔官方公布的一些数据:首先,我们之前也说了,Optane是由英特尔与镁光联合开发的全新闪存标准,是一种非易失性存储技术,结合了DRAM内存的高速度与NAND闪存的数据保持性,寿命更长。

其次,Optane内存可以与系统内存、HDD、SSD共存,它的主要作用是提升HDD/SSD速度,以及系统响应速度,包括系统启动速度、应用载入速度等,可以看作是内存、硬盘之外的一种高速辅助存储介质。

Intel七代CPU是挤牙膏吗?3D Xpoint是未来电脑性能飞跃的关键

第三,在性能方面,官方公布的数据为:理论速度是目前NAND闪存的1000倍,耐用性也达到1000倍,支持NVMe,有M.2 2241与M.2 2280两种规格。读写性能方面,32GB版本最高读取速度为1600MB/s,写入速度500MB/s;4K随机读取部分为300K IOPS,4K随机写入是120K IOPS。16GB版本读取为1400MB/s,写入最高为300MB/s;4K随机读取为285K IOPS,4K随机写入是70K IOPS。

不过究竟实际性能如何,我们也要等到2017年第二季度出货之后才能看到了。此外,Optane初代产品性能可能会有所保留,但未来潜力巨大,4K随机读取性能峰值或可达到464300 IOPS,是其现有企业级SSD P3700的五倍还多,对电脑体验提升相当可观,值得期待。

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