存储新篇章

CFan在2017年第5期曾解析过英特尔傲腾技术，如今傲腾家族三剑客中的“傲腾内存”（Optane M e m o r y）和“傲腾S S D”（Optane SSD）已经正式上市。可惜，后者的价格高达19999元，属于绝对的奢侈品。因此，售价仅379元起的傲腾内存自然就引起广泛关注了。那么，傲腾内存到底是个什么东东，它的实际效果是否有如传说中那么给力呢？

简单来说，傲腾内存就是一种为机械硬盘加速的技术，面向主流消费市场的存储解决方案。在详细介绍傲腾内存之前，我们不妨先来回顾一下在过去的几年中我们的电脑又是如何给磁盘性能提速的。

毋庸置疑的纯SSD方案

没错，最简单的方案就是购买纯SSD。特别是那些标配了PCI-E通道M.2插槽的笔记本或主板，可以通过NVMe SSD获得超过2500MB/s的极致读取速度（图1）。此外，像英特尔750系列这种采用PCIe插槽的SSD也能享受GB/s级别的超高速体验（图2）。

问题是，先不说笔记本和主板有没有M.2插槽，就现在SSD市场不断涨价的趋势，也能直接打消不少用户的升级计划。要知道，去年这个时候350元你可以买到240GB容量的SSD，而今天120GB SSD的价格就多在400元上下了（图3）。

所以，是否通过纯SSD一步到位解决存储性能的瓶颈，完全取决于你的经济实力和设备所能支持硬盘数量的上限（图4）。至少对绝大多数普通用户而言，纯SSD只是梦中楼阁，想想就好。

因此，我们才需要一些纯SSD之外的替代方案。

混合硬盘改善磁盘性能

为了弥补PC性能瓶颈的最后一块短板，机械硬盘厂商在很早以前就曾做出了努力，比如SSHD混合硬盘，就是机械硬盘用于缓解SSD攻势的解决方案。

SSHD的悠久历史

希捷、西部数据、东芝等厂商都曾推出过SSHD混合硬盘，只是如今还在坚守这一阵地且不断更新的品牌则只剩下了希捷。所以我们不妨通过希捷，简单回顾一下SSHD的发展史：

早在2 0 1 0年，希捷就推出了第一代混合硬盘Momentus XT，其厚度为9.5mm并集成4GB SLC闪存和32MB缓存；2011年升级到了第二代，增加750GB容量版本，提升了70%的性能；2013年进化到第三代Laptop Thin SSHD，7mm瘦身成功，并集成8GB MLC闪存颗粒和64MB缓存；2016年，第四代FireCuda SSHD在保持7mm身材的基础上实现了2TB容量（2.5英寸）（图5），搭配8GB MLC闪存和更大的128MB缓存（图6）。

可见，SSHD的发展趋势就是不断改进单碟存储技术（提升容量和实现瘦身）、更换NAND Flash颗粒（提升容量，降低成本，比如希捷早期SSHD用的都是寿命最长的SLC，随后则换成了MLC）和主控策略的升级（提升性能）。目前希捷最新的500GB/1TB SSHD售价分别为399元和499元，较同容量普通机械硬盘分别贵80元和100元，性能价格比较最初有了质的飞跃。

SSHD的神奇之处

简单来说，希捷FireCuda SSHD通过主控、Adaptive Memory和Fast Factor等技术，可以将用户频繁使用的热数据（如开机时所需调用的系统文件、打开常用软件或游戏的部分文件）导入至8GB的闪存中，也就是利用闪存颗粒在随机性能上的先天优势帮我们最经常使用的程序加速，从而起到弥补机械硬盘自身读写碎片化文件能力不足的作用（图7、图8）。

在实际体验上，SSHD给人的感觉就是“越用越快”。以加载《魔兽世界》为例，第一次启动游戏需22秒，第二次需要14秒，从第三次开始就能稳定在7秒左右。当然，像偶尔才看一次的本地高清视频（还包括其他不常用的文件），就无法享受到SSHD的加速增益了。

可能有同学会问了，就8GB的闪存空间哪够用啊？请放心，像Windows 7每次开机进入桌面只会读取500MB左右的数据，类似《Dota 2》一类的游戏每次加载也只会读取300MB左右的内容。换句话说，SSHD的8GB闪存足够覆盖Windows系统和数十个常用软件和游戏的加速，基本上算是够用了。

要知道，很多笔记本只提供了一个硬盘安装位，而現阶段大容量SSD的价格却太过高昂，想最大限度提升磁盘性能，SSHD就是唯一的选择了。此外，希捷FireCuda SSHD也包含3.5英寸台式机硬盘的版本（图9），最大容量也是2TB，综合性能优于2.5英寸版本，适合台式机用户选择。

SSHD的缺陷所在

SSHD可以显著提升常用软件的加载（读取）速度，但由于它缺乏写入缓存机制，所以4K写入性能很差，一旦涉及大量文件写入时（比如Windows Update升级）就会明显拖累整机的速度。此外，SSHD内置8GB闪存自身的速度也就相当于闪存盘，虽然比机械硬盘快得多，但距离真正的SSD还是存在很大的差距。

换句话说，加载同样的程序，原本机械硬盘与SSD之间的速度相差20倍，通过SSHD的多次运行加速之后可将差距缩小到3倍到5倍，但这个差距却始终存在，是一道无法逾越的高山。总结一下就是：

1.SSHD集成的闪存容量小；

2.SSHD集成的闪存性能差；

3.SSHD对写入缓存优化差。

英特尔的早期尝试

在SSHD诞生后不久，英特尔也注意到了消费者对磁盘性能的渴求。于是，英特尔借着“超极本”（Ultrabook，跨越第二代、三代和四代酷睿平台）发布的契机推出了针对机械硬盘加速的技术：IRST，从而换来比SSHD更有效的磁盘性能提升。

两个“IRST”

有意思的是，英特尔在这个时期曾推出过“英特尔快速存储技术”（Intel Rapid Storage Technology）和“英特尔快速启动技术”（Intel Rapid Start Technology），它们的英文缩写都是IRST，但实现的原理和机制却有着很大差异。

其中，英特尔快速存储技术的原理是用小容量的SSD（mSATA接口，当时的主流容量是16GB或32GB）作为机械硬盘的缓存盘（和SSHD集成的闪存类似）（图10），但由于它需要整合磁盘管理程序控制台及SATA、AHCI、RAID驱动程序，所以只有在支持RAID的芯片组（笔记本台式机均可）上才能激活。通过英特尔快速存储技术软件还能对缓存盘的容量和模式进行调整（图11），最终实现类似SSHD“越用越快”的增益效果。

而英特尔快速启动技术则是利用SSD的部分空间用于保存睡眠状态的系统文件，从而实现快速开机并即刻恢复到工作状态的目的。其实现的基本流程是用DiskGenius等软件将SSD划出一个不小于内存容量的闲置空间（图12），并将其保存为“OS/2 hidden C：”类型的主磁盘分区。然后在BIOS中就能激活Intel Rapid Start选项，开机后安装运行Intel Rapid Storage Technology软件就能启动这项功能（图13）。

和SSHD的差异

问题来了，英特尔IRST和SSHD都是玩起了缓存硬盘，那它们的差异在哪？答案是，IRST解决了SSHD的特有缺陷。

首先，英特尔IRST以SSD作为存储介质，而SSD本身的读写速度绝非SSHD里面集成的闪存盘性能的闪存芯片可比；其次，IRST同时支持读缓存和写缓存，不仅可以完成对常用软件游戏的启动加速，在硬盘闲置时还能将SSD缓存里的数据同步回机械硬盘，不存在大量文件写入时出现卡死现象的隐患；最后，IRST技术不会浪费SSD的空间，除了做缓存的部分外剩余空间可以作为普通磁盘分区使用（图14）。

问题又来了，虽然现在SSD价格涨得比较厉害，但咬咬牙买个120GB的SSD也谈不上太大的压力。而120GB的容量已经足够安装系统和常用软件了，此时像IRST这种加速技术就有些鸡肋的感觉了。

在这种大环境下，傲腾来了。

全面了解傲腾内存

其实“傲腾内存”这个名字存在歧义，因为傲腾家族原本还有一个英文名为“Optane DRAM”的成员，外观和内存条相似，是一种可提供接近内存的读写速度，却能永久保存数据不会因断电丢失的终极存储解决方案。从本质来看，“傲腾内存”其实更像是“傲腾缓存”，因为它的工作机制，就是扮演机械硬盘缓存盘的角色。

M.2 SSD的近亲

很多用户看到傲腾内存都会感到很“亲切”。没错，因为傲腾内存就是一个2280（80mm）标准的M.2 SSD（图15），只是它仅能被支持PCIe NVMe 3.0×2接口的M.2插槽所识别。实际上，我们可以忽略傲腾内存接口的兼容性问题，因为所有老电脑都不支持它，唯有英特尔200系列芯片組主板，第七代酷睿处理器（不包括奔腾和赛扬家族）和Windows 10 64bit这三个条件都满足时才能激活傲腾内存（图16）。

都是缓存差异在哪

SSHD、英特尔IRST和傲腾内存的加速机制都是缓存，那它们的差异体现在了哪里？前文我们介绍过SSHD和IRST的区别，后者更快更完美，而IRST和傲腾内存的关系也是更快更完美。

如今SSD（包括更高端的NVMe SSD）都是以NAND Flash作为存储介质，而傲腾内存的存储介质却换成了3D XPoint，二者的差别就好像自行车VS汽车，3D XPoint可带来接近内存的性能，在延迟、耐擦写性、介质速度等几个关键指标上也大大优于NAND Flash（图17）。

无论是SSHD还是IRST，它们的作用只是提升开机和软件游戏的启动速度，如果你用CrystalDiskMark等软件对与它们组合的机械硬盘测试，其读写速度基本没有变化，只是带来感官体验上的提升。

但傲腾内存就不一样了，在32GB傲腾内存和机械硬盘搭配时，其整体性能不仅可以秒掉单机械硬盘，碎小文件读取时甚至可以将纯SATA3.0接口的SSD远远甩下，在碎小文件写入时更是数倍于三星960 Pro这种顶级NVMe SSD（见下表）！

换句话说，在傲腾内存的加持下，机械硬盘就变成了一块SSD。要知道，1TB机械硬盘+16GB傲腾内存的成本也就700元左右，而一块1TB SATA3.0接口的SSD则至少要2500元！

理性看待傲腾内存

傲腾内存性能虽然强，但所谓的跑分数据也只是停留在理论上的一组数字，就好像SATA SSD和NVMe SSD，跑分数据差异显著，但在实际体验上的差异其实很小。傲腾内存的最大优势，就是借助3D XPoint的“天赋技能”——快，让缓存其中的文件可进行更频繁和高效的读取/写入，让机械硬盘中的更多文件有机会入驻其中，从而远远拉开与SSHD和IRST技术之间的距离，获得最为接近纯SSD的体验（图18）。

但是，傲腾内存的运行机制，注定它不可能帮保存在机械硬盘中的所有内容加速，依旧只对真正被缓存进去的文件才有效。所以，对追求最顶级性能的玩家来说，还是直接上大容量NVMe SSD，将系统、软件游戏和其他全部文件保存在其中才是王道，

傲腾内存真正适用的人群，其实应该是不舍得买大容量SSD，但却希望可以显著提升机械硬盘读写速度的普通用户。因此，中低端笔记本和台式机主板能否标配支持傲腾内存的M.2插槽，将成为决定该技术是否能够普及的关键。

很多笔记本或主板身上只有唯一的M.2插槽，只有确定“舍不得买”大容量SSD的用户才会选择傲腾内存的形式对机械硬盘进行加速。而真正选择那些标配2个PCIe通道M.2插槽高端笔记本/主板的玩家，又有几个买不起大容量SSD的呢？

要知道，现在英特尔自家的600P系列NVMe SSD只卖4XX元/6XX元（128GB/256GB），你用32GB傲腾内存的开销，再添点就能入手256GB的Intel 600P了，而256GB容量已经足够绝大多数普通用户折腾了。

小结

当你拿到本期杂志时，英特尔傲腾内存应该就已全面上市了，而绝大多数200系列台式机主板在标配M.2插槽的情况下，通过更新BIOS的方式大都能对傲腾内存加以支持（图19），可以率先体验机械硬盘变身SSD的乐趣。至于笔记本，傲腾内存短期内还很难在主流价位的产品身上普及，与其关注傲腾内存，反而不如关心SSD的价格何时降下来更为实在。