Intel 傲腾内存详解
如果你关注最新的科技资讯，那么想必一定听说过英特尔最新推出的傲腾内存，这款被媒体称之为“黑科技”的最新产品，自推出之初便受到了广泛关注。
而关于英特尔傲腾内存，各方不同的解读也为这款产品增添了些许神秘色彩，我们在惊叹傲腾内存给整机性能带来的巨大提升的同时，对这款产品的本质与工作原理也产生了极大的兴趣，
那么傲腾内存究竟是怎样一款产品? 它又给 PC 性能带来了怎样的改变呢？
想要弄清上面这些问题，我们首先还是要对傲腾内存有一个初步的了解。
实际上，英特尔傲腾内存是一套完整的系统加速解决方案，它通过基于 3D XPoint 的英特尔傲腾技术，以及英特尔 快速存储技术驱动程序，在不影响存储容量的情况下提供更高的性能和响应能力。
简单概括来说，
傲腾内存就是基于 3D XPoint 技术打造的，可以为硬盘提速的缓存设备。其主要作用是给传统机械硬盘提速，让 HDD 用户可以感受到 SSD 般的使用体验。在稳定性和性价比等方面，傲腾内存有着一定优势。
此外，之所以称其为内存，是因为它是利用新的内存介质将信息存储到与处理器更近的位置，这与系统 DRAM 内存的功能十分相似。傲腾内存可以和普通内存串联成一个虚拟驱动器，并使用智能软件 (英特尔? 快速存储技术) 来加速 PC 的性能和响应速度。
英特尔傲腾内存
当然，如果单纯从产品形态的角度来看，傲腾内存就是 3D XPoint? 和快速存储技术所组成的 M.2 接口模块。其中的 3D XPoint? 可以说是傲腾内存中的关键技术，也是傲腾内存能够提升 PC 性能的根本原因。
一、3D XPoint?
3D XPoint? 是一种由英特尔和美光科技共同推出的非易失性存储技术，英特尔将该技术称为 Optane，而美光则称其为 QuantX。
这个技术可以说是 25 年来存储技术的革命性突破，其速度和耐用性都是目前 NAND 闪存的 1000 倍。在低延迟方面，3D XPoint 更是 NAND 闪存的千分之一，DRAM 的十倍，这尤其突显了其可以进行高 IO 操作的能力。
3D XPoint
此外，虽然本质上都是 3D XPoint 技术，但英特尔的 Optane 和美光的 QuantX 其实是两种不同的发展走向。英特尔的 Optane 适用于数据中心和台式 PC，旨在加速数据访问，同时实现经济实惠的存储容量价格。
比如面向数据中心的英特尔 Optane SSD——DC P4800X，拥有超高速、低延迟、寿命长的特点，并且推出之后便被国内两大互联网公司阿里巴巴和腾讯率先部署。
二、内存和硬盘的区别
在介绍 3D XPoint 之前，我们首先要了解一下易失性存储器和非易失性存储器的概念。
易失性存储器 (Random Access Memory，RAM)：电源开启时资料存在，电源关闭则资料立刻流失，例如：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM 等；非易失性存储器 (Non-Volatile Memory，NVM)：电源开启时资料存在，电源关闭资料仍然可以保留，例如：ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、RRAM、PCRAM 等。
我们常说的内存和硬盘，则分别是易失性存储器和非易失性存储器中典型的代表，二者之间的区别主要体现在断电后数据的处理上，在把电源关闭后，内存中的数据通常不会保留，而对于硬盘而言，即便是关掉电源，硬盘中的数据也不会消失。
但比起处理器的信息吞吐能力，硬盘的速度可以说不值一提，如果处理器运算所需要的数据如果直接从硬盘中获取，时间显然会比较久。
而内存作为二者之间的桥梁，比 CPU 直接去抓硬盘数据快很多。如果 CPU 是火箭的话，那么缓存就像是飞机，内存是火车，硬盘则像是轮船。不过，内存虽然处理数据的速度比硬盘快，但断电之后数据会消失，而且价格也比硬盘贵，这使得人们不得不寻求一种更加合理的解决方案。
不同存储器之间的性能差异三、DRAM、NAND、3D XPoint
在上文中提到，DRAM（内存）和 NAND（硬盘）是比较常见的存储器技术，尽管二者已经诞生了几十年，但 DRAM 和 NAND 的基础性物理运作机制并没有发生太多改变，在技术层面都存在着一定局限。
● DRAM
DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器，是最为常见的系统内存。由于 DRAM 只能将数据保持很短的时间，因此为了保持数据，DRAM 所使用的电容存储必须隔一段时间刷新一次。
DRAM 通过 MOS 管的栅电容上的电荷来存储信息，一旦掉电信息会全部的丢失，由于栅极会漏电，所以每隔一定的时间就需要一个刷新机构给这些栅电容补充电荷，并且每读出一次数据之后也需要补充电荷，这也是其被称为动态随机存储器的主要原因。
DRAM 的特点是延迟低、寿命长。但核心问题是易失性，需要不停的供电，断电存储数据就会消失。
DRAM
● NAND
NAND(NAND Flash Memory) 是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品，NAND 也在向着降低每比特存储成本、提高存储容量的目标发展。
NAND 主要是利用浮置栅极上的电容存储电荷来保存信息，因为浮置栅不会漏电，所以断电后信息仍然可以保存。另外，它的结构相对简单，集成度较高，所以容量可以很大。
从寿命上来说，NAND 是有平均读写次数的寿命的，即使是 SLC NAND 颗粒，其寿命也远远不及 DRAM；同时受制于存储原理，NAND 的延迟较高。
NAND
● 再谈 3D XPoint
我们在文章开始就说过，3D XPoint? 是一种非易失性存储技术，它将原本平面化的 NAND 闪存结构变成了立体结构。
在立体结构中，存储容量将不再单纯受芯片平面面积大小的影响，同样的芯片面积上可以容纳更大的数据吞吐量。同时，与 NAND 相比，3D XPoint 拥有更加出色的性能和耐久，价格方面也处在 DRAM 和 NAND 之间。
另一方面，在生产工艺一定的前提下，单位面积里容纳的存储空间总是有限的，3D XPoint? 通过立体闪存堆叠技术，让在单位空间内可以容纳下更大容量的存储空间。如果说每一个单位的 NAND 闪存就是一栋平房，那么 3D XPoint 可以说是直接在地基上建造的摩天大楼。
3D 存储结构
除了立体化的存储结构，3D XPoint 在立体化空间里排布也有所不同，它由选择器与内存单元共同构成，数据存储在交叉叠起的字线和位线之间，在字线与位线之间提供特定电压会激活单一选择器，使存储单元进行写入或者读取。
当数据需要读取时，字线和位线可以检测某个存储单位的电阻值，根据其电阻值来反馈数据存储情况。
交叉阵列结构
同时，3D XPoint? 是一项以电阻为基础的存储技术成果，其通过改变单元电阻水平来区分 0 与 1。这与 NAND 通过以浮置栅极是否带电来表示 1 或 0 是极为不同的。
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；
而在 3D XPoint 中，基础访问单位是 bit，数据以 bit 的形式存储在 Memory Cell 中，一个 Memory Cell 可存储 1bit 数据，这样操作更加简单，搭配合理高效的选择器（Selector），可以带来更高的性能和更低的功耗水平。
Memory Cell 和 Selector
3D XPoint 工作原理
3D XPoint? 可以说是自 NAND 推出以来最具突破性的一项存储技术，也被看作是存储产业的一个颠覆者。3D XPoint 拥有与 NAND 类似的容量以及接近 DRAM 的性能。
与 NAND 相比，3D XPoint 的速度更快，是 NAND 的 1000 倍左右，同时拥有更加持久的使用寿命；与 DRAM 相比，3D XPoint 的成本只有 DRAM 的一半，存储密度却是传统存储的 10 倍；正是得益于这些优势，该技术可以广泛应用在游戏、媒体、金融等领域，未来具有广阔的应用前景。
四、英特尔傲腾内存的意义
从以上对比中可以发现，DRAM 和 NAND 之间的速度差距已经相差了一个数量级，DRAM 通常只有十几纳秒的延迟，而 NAND 的延迟则达到了一百微秒，它们之间的性能差异是非常明显的。
实际上，DRAM 和 NAND 之间的性能鸿沟已经成为了影响用户体验的主要瓶颈，这也是用户更换 SSD 后可以明显获得更好 PC 应用体验的主要原因。
当然，3D XPoint? 并不会彻底取代 DRAM 和 NAND 的技术，它只是计算机存储中的一个新层级，可以增强目前存储结构体系的性能表现。
就傲腾内存而言，基于 3D XPoint 的傲腾内存反而与 NAND 形成了互补，弥补了内存与硬盘之间的性能差距，傲腾内存的形态也接近于二者之间的定位。
如果将傲腾与处理器、内存、硬盘之间的关系进行类比，就像很多人说的那样，在传统纯靠人工搬运的时代，内存这个“搬用工”经常要在“包工头”CPU 和“仓库”硬盘之间进行货物运输；
而进入到机械管理时代，“搬运工”内存不再像之前那样进行货物传输，通过傲腾内存这个小而快的“货车”，“搬用工”不仅提升了工作效率，而且更加“省时省力”。
傲腾内存作为一套完整的 PC 整体加速方案，对 PC 整体性能的提升是显而易见的。相比于普通 SSD，傲腾+机械硬盘的组合，在稳定性、使用寿命以及大容量存储上，傲腾内存具有明显的性价比和体验优势。
当然，从投资者的角度来看，傲腾内存也是一种高效稳妥的投入方案，即使未来有升级大容量硬盘的需要，傲腾也依然可以支持。
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