讓機械硬碟「飛」起來！英特爾傲騰內存首發測試

為了提升機械硬碟的數據存取效率，微軟曾推出過一項Windows ReadyBoost快閃記憶體盤加速技術，這項技術將快閃記憶體作為內存的數據緩衝區，達到提高電腦運行速度和節能的目的。不過隨著固態硬碟逐漸進入消費級市場，它被英特爾推出的智能響應技術（簡稱Intel SRT）所取代。與快閃記憶體盤加速技術不同的是，Inetl SRT採用的是讀寫速度更快的固態硬碟作為內存和機械硬碟的數據緩衝區，所以其提速效果更加明顯。

而現在，機械硬碟又有了另一種更快速的數據緩存設備—英特爾傲騰內存。它採用了英特爾和美光聯合研發的3D XPoint技術，數據吞吐量比普通的3D快閃記憶體技術更加高效。那麼它的數據讀寫速度將達到怎樣的水平？能否給用戶帶來更快的存取體驗呢？我們一起開啟英特爾傲騰內存探索之旅。

英特爾傲騰內存技術和產品解析

在傳統PC的概念中，機械硬碟或者SSD作為存儲設備，它提供的空間主要是用於存放各種各樣的軟體應用；而內存則是在使用時來執行這些應用。所以兩者的關係雖然緊密卻也分工明確，而3D XPoint技術的出現，則是讓這兩者的關係變得模糊化。

3D XPoint技術是啥？

3D XPoint是一種全新架構非易失性存儲技術，由英特爾和美光聯合研發。從理論上來說，3D XPoint擁有遠超NAND的容量和接近DRAM的性能，包括比NAND速度快1000倍以上，壽命是NAND的1000倍以上，數據密度則達到了DRAM的十倍以上。在產品定位上，3D XPoint並不是用於徹底替代DRAM和NAND的技術，它的定位是計算機存儲中的一個新的層級，可以在不同的應用領域增強目前的存儲結構體系。

由於其強悍的性能，用戶能夠根據不同的需求來選擇，可以組成DRAM+3D XPoint+NAND三級存儲系統，或者是3D XPoint接管DRAM+NAND，亦或者組成DRAM+3D XPoint的方案，甚至也可以是3D XPoint+NAND的系統。目前，英特爾尚未公布3D XPoint到底是採用什麼技術原理，不過採用這種技術的消費級產品—英特爾傲騰內存現在已經上市，並且純粹的3D XPoint企業級SSD也在此前公之於眾，只是高昂的價格致使它沒有進入消費級市場。

3D XPoint基本結構示意圖

3D XPoint在系統中的定位

傲騰內存又是啥？

傲騰內存（英文名：Optane Memory）雖然名為「內存」，但是它和我們所常見的DRAM內存是不一樣的。實際上，傲騰內存是一種基於3D XPoint技術的低延遲固態硬碟。它的外觀和M.2 2280 SSD相似，使用的是M.2介面和PCIe NVMe 3.0 x2帶寬。在具體的規格方面，傲騰內存採用單面PCB設計，搭載採用20nm生產工藝製造的3D XPoint晶元，單核3D XPoint晶元的核心容量為128Gb。英特爾發布了16GB和32GB的這兩種容量的傲騰內存，16GB版本的傲騰內存搭載了1顆3D XPoint晶元，而32GB版本則搭載的是2顆。稍顯遺憾的是，目前國內市場上僅有16GB版本的傲騰內存有售，官方建議零售價為379元。

除了晶元數量和價格的區別之外，16GB版本和32GB版本傲騰內存的性能也有所不同。16GB版本傲騰內存的順序讀取速度最高可達900MB/s，順序寫入速度最高為145MB/s，最高隨機讀寫速度（8GB跨度）分別為190000 IOPS和35000 IOPS。而32GB版本傲騰內存的各方面性能要更高，其順序讀取速度最高達到1350 MB/s，順序寫入速度最高為290MB/s，並且其最高隨機讀寫速度（8GB跨度）也分別提升至240000 IOPS和65000 IOPS。此外在數據讀寫延遲方面，16GB版本的讀取和寫入延遲分別為7μs和18μs，而32GB版本的讀寫延遲要稍高一些，分別為9μs和30μs。

在耐用性方面，兩種容量的傲騰內存的終身寫入壽命均為182.5TBW。也就是說32GB版本的傲騰內存的每GB寫入壽命為5.7TB，而傲騰內存16GB版本的每GB寫入壽命則為11.4TB。也許有些朋友對於傲騰內存的每GB寫入壽命沒有具體的概念，其實我們對比一下其他產品就能有更清楚地認識。三星960 PRO NVMe 1TB SSD的終身寫入壽命為1200TBW，相當於每GB寫入壽命僅為1.2TB。此外據業內人士透露，如果用普通固態硬碟來替代傲騰內存，為機械硬碟做緩存的話，它每GB的寫入壽命還會降低1TB左右。由此可見，傲騰內存在耐用性上和普通的固態硬碟相比有著較大的優勢。

我們需要明白的另外一點是，傲騰內存並不能取代DRAM，其主要作用是拉近存儲設備與內存之間的距離，扮演著類似加速緩存的角色，從而提高系統整體性能。這不由得讓人想起，SSD與HDD同樣存在較大的速度差距，HDD廠家就想到利用給HDD增加快閃記憶體晶元及主控晶元，賦予其學習能力以達到提升應用載入速度的效果。MC在去年曾經給大家介紹過一款容量為2TB的希捷2.5英寸SSHD，它就是在HDD的基礎上加入了容量為8GB的MLC快閃記憶體晶元，並將其作為內存和機械硬碟之間的數據緩衝區，從而達到為系統加速的目的。而傲騰內存的作用其實和希捷SSHD中的MLC快閃記憶體顆粒相似，但區別在於傲騰內存的顆粒採用的是3D XPoint技術。值得一提的是，傲騰內存可以用於加速任何基於SATA的存儲介質類型，所以它除了可以給機械硬碟加速之外，也可以為普通的固態硬碟進行加速。至於傲騰內存能夠給固態硬碟的性能帶來多大的提升，我們將通過實際測試來進行考察。

傲騰內存參數一覽

傲騰內存採用單面PCB設計，16GB版本正面僅有1顆3D XPoint晶元。

傲騰內存上的3D XPoint晶元（上）的編號為29P16BIBLDNF2，採用BGA封裝，而東芝Q300的快閃記憶體顆粒（下）則採用的是TSOP封裝。

安裝傲騰內存的正確「姿勢」

首先需要說明的是，並非所有的PC都支持傲騰內存，它對於PC是有要求的。首先在處理器方面，PC所搭載的必須是第七代英特爾酷睿處理器（注意，是只有英特爾酷睿i3、i5、i7的7000系列處理器支持，不包括賽揚、奔騰）。同時，想要使用傲騰內存，PC的主板也必須搭載英特爾200系晶元組，並且主板上還需要配備M.2插槽。一般來說，在各大主板廠商的官網關於主板信息的介紹中會有「支持英特爾Optane Memory技術」的說明，如果有不清楚主板搭載晶元組類別的朋友可以在官網中進行核實。最後，為了保證傲騰內存在系統下能夠被正確識別到，我們不僅要在PC硬體配置上達到相應的要求，硬碟中的系統我們也要進行重新安裝。

Step1：準備工作

為了保證主板能夠正確識別傲騰內存，我們需要將主板BIOS更新到支持傲騰內存的版本。大家可以在主板廠商的官網內下載最新版本的BIOS，並將下載好的BIOS刷入主板中。同時，我們還需要在英特爾官網下載傲騰內存驅動。剛才我們提到，想要安裝並使用傲騰內存需要重新安裝系統，所以我們需要準備一個Windows 10系統安裝盤。在這裡我們想提醒大家的是，在進行安裝工作之前一定要記得備份原系統里的重要數據，如果因為重裝系統而丟掉重要數據就得不償失了。

Step2：安裝傲騰內存

將傲騰內存安裝在主板上比較簡單，不過有幾個大家需要注意的地方。首先將傲騰內存拿在手上時，正確的方法是用手捏住PCB板的兩側，盡量不要直接接觸其元器件，以免人體的靜電對傲騰內存造成損壞。此外，和安裝M.2 SSD一樣，傲騰內存的固定螺絲應該固定在支柱上。如果直接固定在主板上會導致PCB板彎曲，進而損壞傲騰內存。

Step3：更改BIOS設置並安裝系統

想要在系統下識別傲騰內存，我們需要更改BIOS中的一些設定，在這裡我們以技嘉主板的BIOS設定為例。首先，我們要在BIOS中將磁碟工作模式從AHCI改成英特爾RST模式。具體的步驟是：在Peripherals中找到並打開SATA And RST程序，然後在SATA Mode Selection中選擇「Intel RST and System Acceleration」。接下來，我們還要為安裝系統做最後的準備。我們需要在BIOS中將系統啟動模式更改為UEFI，其目的是同樣也是讓傲騰內存能夠在系統下被正確識別。

在完成這些設定之後，我們便可以安裝Windows 10系統了。此外，根據英特爾官方的說明，在安裝系統時我們需要將HDD格式化為GPT格式。或許有的朋友想問，可不可以先安裝系統再更改BIOS設定呢？答案是不可以。因為先安裝系統再更改硬碟模式會導致系統崩潰，所以這種方法是不可取的，切記！

將SATA Mode從AHCI更改為Intel RST Premium With Intel Optane System Acceleration。

Step4：啟用傲騰內存

在安裝完系統之後，我們便可以在系統下安裝已經下載好的安騰內存驅動。安裝驅動的方法也不算麻煩，大家根據程序的提示安裝就好。在驅動安裝完成之後，傲騰內存默認的是關閉狀態，所以我們需要手動開啟，並在驅動程序開啟之後重啟電腦即可正式體驗傲騰內存了。其實傲騰內存的整個安裝步驟比較繁瑣，所以建議大家要嚴格按照英特爾的步驟進行安裝，避免出現不必要的麻煩。

傲騰驅動安裝完成後默認是關閉狀態，我們需要手動開啟它。

傲騰內存已經成功給東芝Q300 SSD加速。

我們如何測試

通過前文的介紹相信大家已經明白，傲騰內存的主要作用是為機械硬碟加速，所以我們會首先測試機械硬碟單獨工作時性能。同時，我們還會與機械硬碟在使用傲騰內存之後的測試成績進行對比。此外前文我們也提到，傲騰內存可以給任何基於SATA的存儲介質進行加速。所以我們還會使用傲騰內存給普通的固態硬碟進行加速，以考察固態硬碟在經過傲騰內存加速之後，是否能夠在性能方面有所提升。

在參測硬碟的選擇上，機械硬碟我們選擇的是東芝MG05系列8TB HDD，這款機械硬碟的轉速為7200rpm，緩存容量128MB。而在固態硬碟方面，高性能的NVMe固態硬碟並沒有使用傲騰內存加速的必要，所以固態硬碟我們選擇的是採用TLC快閃記憶體顆粒的東芝Q300 240GB SSD。此外，由於我們會分別考察東芝MG05系列8TB HDD和東芝Q300在使用傲騰內存加速前後的性能，為了排除性能瓶頸，我們還使用英特爾750系列1.2TB NVMe SSD（最高連續讀寫能力達2500MB/s和1200MB/s）做為輔助測試硬碟。

至於具體的測試方法，我們仍然會採用傳統的「老三樣」—基準性能測試、應用性能測試以及遊戲性能測試。在基準性能測試中，我們將主要考察並對比參測硬碟在使用傲騰內存加速前後的理論性能。而在應用性能測試中，我們同樣也會考察在使用傲騰內存加速之後，參測硬碟在運行各類應用時將會有怎樣的性能提升。

需要說明的是，在遊戲性能測試這個部分的測試中，傲騰內存的測試方法並非像測試處理器、內存性能那樣考察運行遊戲的平均幀速，而是記錄遊戲的載入時間。因為在遊戲載入的過程中，處理器和顯卡會向硬碟調用大量遊戲數據，所以測試遊戲載入時間能夠反映出硬碟的實際性能。

基準性能測試

機械硬碟

傲騰內存＋機械硬碟

固態硬碟

傲騰內存＋固態硬碟

東芝MG05ACA800E HD Tune讀取測試

傲騰加速後第一次讀取測試

傲騰加速後第一次讀取測試

傲騰加速後第一次讀取測試

測試點評

在基準性能這部分的測試中，我們分別使用CrystalDiskMark和HD Tune這兩款測試軟體，對東芝MG05系列8TB HDD機械硬碟以及東芝Q300固態硬碟在傲騰加速前後的性能進行了測試。從測試成績來看，東芝MG05系列8TB HDD和東芝Q300 SSD的連續讀取速度和隨機讀取速度均有著非常明顯的提升。而在寫入速度方面，參測機械硬碟的隨機寫入速度提升巨大，連續寫入性能有所下降；而東芝Q300 SSD的連續和隨機寫入性能均出現不同程度的下降。

下面我們先來看看東芝MG05系列8TB HDD在加速前後的表現。首先在加速前，這款機械硬碟的連續讀寫速度比較相近，均為200MB/s出頭，而其隨機讀寫速度則比較差。通過傲騰內存的加速，東芝MG05系列8TB HDD的部分性能產生了質的飛躍。其高隊列連續讀取速度從219.6MB/s直接提升至929.6MB/s，高隊列4K隨機讀取速度更是從2MB/s飆升到587.8MB/s，翻了近300倍。不僅如此，東芝MG05系列8TB HDD的隨機4K寫入速度也有著非常大的提升。不過，由於傲騰內存寫入速度的限制，這款機械硬碟的連續寫入速度從200 MB/s出頭下降至152 MB/s左右。

東芝MG05系列8TB HDD在加速後隨機讀寫性能的提升在HD Tune的測試結果中也有所體現。對比HD Tune的測試成績，我們還發現這款機械硬碟的尋道時間大幅度縮短。這款機械硬碟在加速之前，其尋道時間為14毫秒。傲騰內存加速後，第一次讀取測試的尋道時間變化不大，但從第二次讀取速度測試開始，這款機械硬碟的尋道時間便直接降低至16微秒，下降了一個數量級。

接下來，我們再來看看東芝Q300在通過傲騰內存加速後，其性能將會發生怎樣的變化。首先，對比加速前後的測試成績我們可以看到，東芝Q300的連續讀性能和隨機讀取性能均有著大幅度的提升。而在寫入性能上，由於傲騰內存的寫入速度僅有145MB/s，所以東芝Q300 SSD的高隊列連續寫入速度從原有的538.2MB/s下降至151.8MB/s，並且單隊列連續寫入速度也有著相似幅度的下降。不僅如此，東芝Q300的隨機寫入性能也受到影響。在加速之前，其隨機4K寫入速度為127.9MB/s，而在加速之後，其4K隨機寫入速度下降至96.22MB/s。此外，對比參測機械硬碟和固態硬碟在加速後的表現我們可以看到，兩者各個測試項目的成績均比較相近。簡而言之就是，基於 SATA的存儲介質在經過傲騰內存加速之後，其性能會向傲騰內存的標稱性能「看齊」。

應用性能測試

測試點評

在應用性能測試項目中，我們考察了東芝MG05系列8TB HDD和東芝Q300 SSD在加速前後的系統啟動耗時、大容量文件讀寫速度以及解壓1000張照片耗時。此外，我們還使用能夠更真實模擬用戶使用情況的PCMark Storage場景，對它們進行了更全面的性能測試。從測試結果來看，在使用傲騰內存加速之後，東芝MG05系列8TB HDD在應用中的性能提升比較明顯，東芝Q300的性能也有小幅度的提升。

我們首先來看看東芝MG05系列8TB HDD加速前後的表現。在PCMark Storage場景中，這款機械硬碟總分從3053分提升至4565分，分數提升了約50%。也就是說，它的總分從機械硬碟水平提升至固態硬碟水平。再從各個小測試項目的成績來看，通過傲騰內存加速後，東芝MG05系列8TB HDD的性能也有不同程度的提升。比如東芝MG05系列8TB HDD的帶寬從15.51MB/s提升至234.94MB/s，翻了14倍之多。

不僅如此，加速後的東芝MG05系列8TB HDD在系統啟動時間以及解壓1000張照片耗時上也有著比較明顯的減少。而在拷貝5.58GB電影文件和10.4GB零散文件的表現上，這款機械硬碟在加速後，除了在讀寫零散文件時速度提升比較明顯之外，其讀寫電影文件速度的提升幅度均不太明顯。

而東芝Q300在加速後，它的絕大部分測試成績也有著不同程度的上漲，只是其提升幅度相比東芝MG05系列8TB HDD要小一些。比如PCMark Storage總分從4782分提升至4967，提升幅度約4%。加速後東芝Q300的帶寬提升到原來的2倍，而東芝MG05系列8TB HDD則提升到原來的14倍。此外，加速後東芝Q300在讀寫電影文件和零散文件時的速度也僅有小幅度的提升，這一點上的表現和東芝MG05系列8TB HDD比較相似。

遊戲性能測試

測試點評

在遊戲性能測試方面，我們選用了多款不同類型的遊戲，並測試了這些遊戲的載入時間。從結果來看，這部分的測試成績與基準性能和應用性能的結果比較相近。東芝MG05系列8TB HDD和東芝Q300 SSD在經過傲騰內存加速之後，它們載入遊戲的時間均有不同程度的縮短，並且彼此之間的載入時間達到比較相近的水平。

首先從東芝MG05系列8TB HDD在加速之前載入《奇點灰燼》的時間為60秒，而通過傲騰內存加速之後，《奇點灰燼》的載入時間直接縮短至28秒。此外，《殺手6》的載入時間也縮短5秒，載入耗時減少了38%。不僅如此，東芝MG05系列8TB HDD加速前後，其他遊戲載入時間的縮短幅度也在27%以上。

對比東芝Q300加速前後的測試成績可以看到，這款固態硬碟在加速後載入遊戲的時間同樣也有一定減少。其中，《使命召喚：無限戰爭》、《塵埃：拉力賽》以及《奇點灰燼》這三款遊戲的載入時間減少了10%以上。總體來看，由於東芝Q300的自身性能本來就要比東芝MG05系列8TB HDD更強，所以它載入遊戲的時間減少幅度也同樣沒有東芝MG05系列8TB HDD那麼明顯。此外，對比東芝MG05系列8TB HDD和東芝Q300在使用傲騰內存加速後的測試成績我們可以發現，它們載入這些遊戲的耗時均比較相近，彼此之間最大的時間差距也僅為2秒。這也印證了我們在基準性能測試中所說的觀點—基於SATA的存儲介質在經過傲騰內存加速之後，其性能會向傲騰內存的標稱性能「看齊」。

寫在最後

經過上述三大部分的測試，我們已經對傲騰內存的性能有了較為清楚、全面的認識。值得稱讚的是，東芝MG05系列8TB HDD在經過傲騰內存加速之後，其連續讀取性能從約220MB/s提升至900MB/s左右。不僅如此，其高隊列隨機讀取性能更是從2MB/s左右直接飆升至587.8MB/s，提升幅度非常可觀。當然，通過測試我們也可以看出，傲騰內存同樣也可以提升固態硬碟的連續和隨機讀取性能。只是相比機械硬碟，固態硬碟的連續和隨機讀取性能提升的幅度沒有機械硬碟那麼明顯。

不過傲騰內存並非一款十全十美的產品，較低的連續寫入性能就是它的短板。經過我們的測試，除了參測機械硬碟的隨機寫入速度有提升之外，其連續寫入速度以及固態硬碟的連續和隨機寫入性能均被傲騰內存較低的寫入性能所限制。東芝MG05系列8TB HDD的連續寫入速度從約218MB/s降低至150MB/s左右，而東芝Q300固態硬碟的寫入速度則是全面下降。

至於傲騰內存的價格，我們可以這樣算一筆賬。目前16GB傲騰內存的售價為379元，也就是說共計花費不到400元就能讓機械硬碟的性能接近固態硬碟。此外，400元的價格目前能買到容量為128GB的NVMe SSD，其容量比使用傲騰內存加速後的機械硬碟小得多。

所以我們認為，如果您是一位偏重於讀取應用的遊戲玩家，那麼16GB傲騰內存是非常值得選擇的。但如果您是一位需要存放大量影音數據的視頻編輯，那麼僅16GB容量的傲騰內存就不值得入手。那麼32GB傲騰內存的實際性能如何呢？敬請大家關注我們後期的測試結果。

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