让机械硬盘“飞”起来 英特尔傲腾内存首发测试

　　为了提升机械硬盘的数据存取效率，微软曾推出过一项Windows ReadyBoost闪存盘加速技术，这项技术将闪存作为内存的数据缓冲区，达到提高电脑运行速度和节能的目的。不过随着固态硬盘逐渐进入消费级市场，它被英特尔推出的智能响应技术（简称Intel SRT）所取代。与闪存盘加速技术不同的是，Inetl SRT采用的是读写速度更快的固态硬盘作为内存和机械硬盘的数据缓冲区，所以其提速效果更加明显。而现在，机械硬盘又有了另一种更快速的数据缓存设备—英特尔傲腾内存。它采用了英特尔和美光联合研发的3D XPoint技术，数据吞吐量比普通的3D闪存技术更加高效。那么它的数据读写速度将达到怎样的水平？能否给用户带来更快的存取体验呢？我们一起开启英特尔傲腾内存探索之旅。

　　英特尔傲腾内存技术和产品解析

　　在传统PC的概念中，机械硬盘或者SSD作为存储设备，它提供的空间主要是用于存放各种各样的软件应用；而内存则是在使用时来执行这些应用。所以两者的关系虽然紧密却也分工明确，而3D XPoint技术的出现，则是让这两者的关系变得模糊化。

　　3D XPoint技术是啥？

　　3D XPoint是一种全新架构非易失性存储技术，由英特尔和美光联合研发。从理论上来说，3D XPoint拥有远超NAND的容量和接近DRAM的性能，包括比NAND速度快1000倍以上，寿命是NAND的1000倍以上，数据密度则达到了DR AM的十倍以上。在产品定位上，3D XPoint并不是用于彻底替代DR AM和NAND的技术，它的定位是计算机存储中的一个新的层级，可以在不同的应用领域增强目前的存储结构体系。由于其强悍的性能，用户能够根据不同的需求来选择，可以组成DRAM+3D XPoint+NAND三级存储系统，或者是3D XPoint接管DRAM+NAND，亦或者组成DRAM+3D XPoint的方案，甚至也可以是3D XPoint+NAND的系统。目前，英特尔尚未公布3D XPoint到底是采用什么技术原理，不过采用这种技术的消费级产品—英特尔傲腾内存现在已经上市，并且纯粹的3D XPoint企业级SSD也在此前公之于众，只是高昂的价格致使它没有进入消费级市场。

　　傲腾内存又是啥？

　　傲腾内存（英文名：Optane Memory）虽然名为“内存”，但是它和我们所常见的DRAM内存是不一样的。实际上，傲腾内存是一种基于3D XPoint技术的低延迟固态硬盘。它的外观和M.22280 SSD相似，使用的是M.2接口和PCIe NVMe 3.0 x2带宽。在具体的规格方面，傲腾内存采用单面PCB设计，搭载采用20nm生产工艺制造的3D XPoint芯片，单核3D XPoint芯片的核心容量为128Gb。英特尔发布了16GB和32GB的这两种容量的傲腾内存，16GB版本的傲腾内存搭载了1颗3D XPoint芯片，而32GB版本则搭载的是2颗。稍显遗憾的是，目前国内市场上仅有16GB版本的傲腾内存有售，官方建议零售价为379元。

　　除了芯片数量和价格的区别之外，16GB版本和32GB版本傲腾内存的性能也有所不同。16GB版本傲腾内存的顺序读取速度最高可达900MB/s，顺序写入速度最高为145MB/s，最高随机读写速度（8GB跨度）分别为190000 IOPS和35000 IOPS。而32GB版本傲腾内存的各方面性能要更高，其顺序读取速度最高达到1350MB/s，顺序写入速度最高为290MB/s，并且其最高随机读写速度（8GB跨度）也分别提升至240000 IOPS和65000 IOPS。此外在数据读写延迟方面，16GB版本的读取和写入延迟分别为7μs和18μs，而32GB版本的读写延迟要稍高一些，分别为9μs和30μs。

　　在耐用性方面，两种容量的傲腾内存的终身写入寿命均为182.5TBW。也就是说32GB版本的傲腾内存的每GB写入寿命为5.7TB，而傲腾内存16GB版本的每GB写入寿命则为11.4TB。也许有些朋友对于傲腾内存的每GB写入寿命没有具体的概念，其实我们对比一下其他产品就能有更清楚地认识。三星960PRONVMe 1TB SSD的终身写入寿命为1200TBW，相当于每GB写入寿命仅为1.2TB。此外据业内人士透露，如果用普通固态硬盘来替代傲腾内存，为机械硬盘做缓存的话，它每GB的写入寿命还会降低1TB左右。由此可见，傲腾内存在耐用性上和普通的固态硬盘相比有着较大的优势。

　　我们需要明白的另外一点是，傲腾内存并不能取代DRAM，其主要作用是拉近存储设备与内存之间的距离，扮演着类似加速缓存的角色，从而提高系统整体性能。这不由得让人想起，SSD与HDD同样存在较大的速度差距，HDD厂家就想到利用给HDD增加闪存芯片及主控芯片，赋予其学习能力以达到提升应用加载速度的效果。MC在去年曾经给大家介绍过一款容量为2TB的希捷2.5英寸SSHD，它就是在HDD的基础上加入了容量为8GB的MLC闪存芯片，并将其作为内存和机械硬盘之间的数据缓冲区，从而达到为系统加速的目的。而傲腾内存的作用其实和希捷SSHD中的MLC闪存颗粒相似，但区别在于傲腾内存的颗粒采用的是3D XPoint技术。值得一提的是，傲腾内存可以用于加速任何基于SATA的存储介质类型，所以它除了可以给机械硬盘加速之外，也可以为普通的固态硬盘进行加速。至于傲腾内存能够给固态硬盘的性能带来多大的提升，我们将通过实际测试来进行考察。

　　安装傲腾内存的正确“姿势”

　　首先需要说明的是，并非所有的PC都支持傲腾内存，它对于PC是有要求的。首先在处理器方面，PC所搭载的必须是第七代英特尔酷睿处理器（注意，是只有英特尔酷睿i3、i5、i7的7000系列处理器支持，不包括赛扬、奔腾）。同时，想要使用傲腾内存，PC的主板也必须搭载英特尔200系芯片组，并且主板上还需要配备M.2插槽。一般来说，在各大主板厂商的官网关于主板信息的介绍中会有“支持英特尔Optane Memory技术”的说明，如果有不清楚主板搭载芯片组类别的朋友可以在官网中进行核实。最后，为了保证傲腾内存在系统下能够被正确识别到，我们不仅要在PC硬件配置上达到相应的要求，硬盘中的系统我们也要进行重新安装。

　　Step 1：准备工作

　　为了保证主板能够正确识别傲腾内存，我们需要将主板BIOS更新到支持傲腾内存的版本。大家可以在主板厂商的官网内下载最新版本的BIOS，并将下载好的BIOS刷入主板中。同时，我们还需要在英特尔官网下载傲腾内存驱动。刚才我们提到，想要安装并使用傲腾内存需要重新安装系统，所以我们需要准备一个Windows10系统安装盘。在这里我们想提醒大家的是，在进行安装工作之前一定要记得备份原系统里的重要数据，如果因为重装系统而丢掉重要数据就得不偿失了。

　　Step 2：安装傲腾内存

　　将傲腾内存安装在主板上比较简单，不过有几个大家需要注意的地方。首先将傲腾内存拿在手上时，正确的方法是用手捏住PCB板的两侧，尽量不要直接接触其元器件，以免人体的静电对傲腾内存造成损坏。此外，和安装M.2 SSD一样，傲腾内存的固定螺丝应该固定在支柱上。如果直接固定在主板上会导致PCB板弯曲，进而损坏傲腾内存。

　　Step 3：更改BIOS设置并安装系统

　　想要在系统下识别傲腾内存，我们需要更改BIOS中的一些设定，在这里我们以技嘉主板的BIOS设定为例。首先，我们要在BIOS中将磁盘工作模式从AHCI改成英特尔RST模式。具体的步骤是：在Peripherals中找到并打开SATAAndRST程序，然后在SATA Mode Selection中选择“Intel RST and System Acceleration”。接下来，我们还要为安装系统做最后的准备。我们需要在BIOS中将系统启动模式更改为UEFI，其目的是同样也是让傲腾内存能够在系统下被正确识别。

　　在完成这些设定之后，我们便可以安装Windows 10系统了。此外，根据英特尔官方的说明，在安装系统时我们需要将HDD格式化为GPT格式。或许有的朋友想问，可不可以先安装系统再更改BIOS设定呢？答案是不可以。因为先安装系统再更改硬盘模式会导致系统崩溃，所以这种方法是不可取的，切记！

　　Step4：启用傲腾内存

　　在安装完系统之后，我们便可以在系统下安装已经下载好的安腾内存驱动。安装驱动的方法也不算麻烦，大家根据程序的提示安装就好。在驱动安装完成之后，傲腾内存默认的是关闭状态，所以我们需要手动开启，并在驱动程序开启之后重启电脑即可正式体验傲腾内存了。其实傲腾内存的整个安装步骤比较繁琐，所以建议大家要严格按照英特尔的步骤进行安装，避免出现不必要的麻烦。

　　我们如何测试

　　通过前文的介绍相信大家已经明白，傲腾内存的主要作用是为机械硬盘加速，所以我们会首先测试机械硬盘单独工作时性能。同时，我们还会与机械硬盘在使用傲腾内存之后的测试成绩进行对比。此外前文我们也提到，傲腾内存可以给任何基于SATA的存储介质进行加速。所以我们还会使用傲腾内存给普通的固态硬盘进行加速，以考察固态硬盘在经过傲腾内存加速之后，是否能够在性能方面有所提升。

　　在参测硬盘的选择上，机械硬盘我们选择的是东芝MG05系列8TB HDD，这款机械硬盘的转速为7200rpm，缓存容量128MB。而在固态硬盘方面，高性能的NVMe固态硬盘并没有使用傲腾内存加速的必要，所以固态硬盘我们选择的是采用TLC闪存颗粒的东芝Q300 240GB SSD。此外，由于我们会分别考察东芝MG05系列8TB HDD和东芝Q300在使用傲腾内存加速前后的性能，为了排除性能瓶颈，我们还使用英特尔750系列1.2TBNVMe SSD（最高连续读写能力达2500MB/s和1200MB/s）做为辅助测试硬盘。

　　而在测试平台其他硬件的选择上，我们仍然秉承发挥参测硬盘最大性能的原则。首选在主板的选择上，我们选用的是已经刷入最新BIOS的技嘉AUROS GA-Z270X- Gaming 8主板；处理器和内存则选择的是Intel Core i7-7700K和海盗船VengeanceRGB DDR4 16GB内存套装。

　　至于具体的测试方法，我们仍然会采用传统的“老三样”—基准性能测试、应用性能测试以及游戏性能测试。在基准性能测试中，我们将主要考察并对比参测硬盘在使用傲腾内存加速前后的理论性能。而在应用性能测试中，我们同样也会考察在使用傲腾内存加速之后，参测硬盘在运行各类应用时将会有怎样的性能提升。

　　需要说明的是，在游戏性能测试这个部分的测试中，傲腾内存的测试方法并非像测试处理器、内存性能那样考察运行游戏的平均帧速，而是记录游戏的载入时间。因为在游戏载入的过程中，处理器和显卡会向硬盘调用大量游戏数据，所以测试游戏载入时间能够反映出硬盘的实际性能。

　　测试平台一览

　　处理器：Intel Core i7-7700K

　　主板：AUROS GA-Z270X-Gaming 8

　　散热器：九州风神黑虎鲸风冷散热器

　　内存：海盗船Vengeance RGB DDR4 8GB×2

　　显卡：ROG Strix-GTX1060-O6G-GAMING

　　硬盘：英特尔傲腾内存16GB＋东芝MG05系列8TB HDD＋东芝Q300 240GB TLC SSD＋英特尔750系列1.2TB NVMe SSD

　　电源：长城BTX-600SE

　　基准性能测试

　　测试点评：

　　在基准性能这部分的测试中，我们分别使用CrystalDiskMark和HD Tune这两款测试软件，对东芝MG05系列8TB HDD机械硬盘以及东芝Q300固态硬盘在傲腾加速前后的性能进行了测试。从测试成绩来看，东芝MG05系列8TB HDD和东芝Q300 SSD的连续读取速度和随机读取速度均有着非常明显的提升。而在写入速度方面，参测机械硬盘的随机写入速度提升巨大，连续写入性能有所下降；而东芝Q300 SSD的连续和随机写入性能均出现不同程度的下降。

　　下面我们先来看看东芝MG05系列8TB HDD在加速前后的表现。首先在加速前，这款机械硬盘的连续读写速度比较相近，均为200MB/s出头，而其随机读写速度则比较差。通过傲腾内存的加速，东芝MG05系列8TB HDD的部分性能产生了质的飞跃。其高队列连续读取速度从219.6MB/s直接提升至929.6MB/s，高队列4K随机读取速度更是从2MB/s飙升到587.8MB/s，翻了近300倍。不仅如此，东芝MG05系列8TBHDD的随机4K写入速度也有着非常大的提升。不过，由于傲腾内存写入速度的限制，这款机械硬盘的连续写入速度从200MB/s出头下降至152MB/s左右。

　　东芝MG05系列8TB HDD在加速后随机读写性能的提升在HD Tune的测试结果中也有所体现。对比HD Tune的测试成绩，我们还发现这款机械硬盘的寻道时间大幅度缩短。这款机械硬盘在加速之前，其寻道时间为14毫秒。傲腾内存加速后，第一次读取测试的寻道时间变化不大，但从第二次读取速度测试开始，这款机械硬盘的寻道时间便直接降低至16微秒，下降了一个数量级。

　　接下来，我们再来看看东芝Q300在通过傲腾内存加速后，其性能将会发生怎样的变化。首先，对比加速前后的测试成绩我们可以看到，东芝Q300的连续读性能和随机读取性能均有着大幅度的提升。而在写入性能上，由于傲腾内存的写入速度仅有145MB/s，所以东芝Q300 SSD的高队列连续写入速度从原有的538.2MB/s下降至151.8MB/s，并且单队列连续写入速度也有着相似幅度的下降。不仅如此，东芝Q300的随机写入性能也受到影响。在加速之前，其随机4K写入速度为127.9MB/s，而在加速之后，其4K随机写入速度下降至96.22MB/s。此外，对比参测机械硬盘和固态硬盘在加速后的表现我们可以看到，两者各个测试项目的成绩均比较相近。简而言之就是，基于SATA的存储介质在经过傲腾内存加速之后，其性能会向傲腾内存的标称性能“看齐”。

　　应用性能测试

　　测试点评：在应用性能测试项目中，我们考察了东芝MG05系列8TB HDD和东芝Q300 SSD在加速前后的系统启动耗时、大容量文件读写速度以及解压1000张照片耗时。此外，我们还使用能够更真实模拟用户使用情况的PCMark Storage场景，对它们进行了更全面的性能测试。从测试结果来看，在使用傲腾内存加速之后，东芝MG05系列8TB HDD在应用中的性能提升比较明显，东芝Q300的性能也有小幅度的提升。

　　我们首先来看看东芝MG05系列8TB HDD加速前后的表现。在PCMark Storage场景中，这款机械硬盘总分从3053分提升至4565分，分数提升了约50%。也就是说，它的总分从机械硬盘水平提升至固态硬盘水平。再从各个小测试项目的成绩来看，通过傲腾内存加速后，东芝MG05系列8TB HDD的性能也有不同程度的提升。比如东芝MG05系列8TBHDD的带宽从15.51MB/s提升至234.94MB/s，翻了14倍之多。不仅如此，加速后的东芝MG05系列8TB HDD在系统启动时间以及解压1000张照片耗时上也有着比较明显的减少。而在拷贝5.58GB电影文件和10.4GB零散文件的表现上，这款机械硬盘在加速后，除了在读写零散文件时速度提升比较明显之外，其读写电影文件速度的提升幅度均不太明显。

　　而东芝Q300在加速后，它的绝大部分测试成绩也有着不同程度的上涨，只是其提升幅度相比东芝MG05系列8TB HDD要小一些。比如PCMark Storage总分从4782分提升至4967，提升幅度约4%。加速后东芝Q300的带宽提升到原来的2倍，而东芝MG05系列8TB HDD则提升到原来的14倍。此外，加速后东芝Q300在读写电影文件和零散文件时的速度也仅有小幅度的提升，这一点上的表现和东芝MG05系列8TB HDD比较相似。

　　游戏性能测试

　　测试点评：在游戏性能测试方面，我们选用了多款不同类型的游戏，并测试了这些游戏的载入时间。从结果来看，这部分的测试成绩与基准性能和应用性能的结果比较相近。东芝MG05系列8TB HDD和东芝Q300 SSD在经过傲腾内存加速之后，它们载入游戏的时间均有不同程度的缩短，并且彼此之间的载入时间达到比较相近的水平。

　　首先从东芝MG05系列8TB HDD在加速之前载入《奇点灰烬》的时间为60秒，而通过傲腾内存加速之后，《奇点灰烬》的载入时间直接缩短至28秒。此外，《杀手6》的载入时间也缩短5秒，载入耗时减少了38%。不仅如此，东芝MG05系列8TB HDD加速前后，其他游戏载入时间的缩短幅度也在27%以上。

　　对比东芝Q300加速前后的测试成绩可以看到，这款固态硬盘在加速后载入游戏的时间同样也有一定减少。其中，《使命召唤：无限战争》、《尘埃：拉力赛》以及《奇点灰烬》这三款游戏的载入时间减少了10%以上。总体来看，由于东芝Q300的自身性能本来就要比东芝MG05系列8TB HDD更强，所以它载入游戏的时间减少幅度也同样没有东芝MG05系列8TB HDD那么明显。

　　此外，对比东芝MG05系列8TB HDD和东芝Q300在使用傲腾内存加速后的测试成绩我们可以发现，它们载入这些游戏的耗时均比较相近，彼此之间最大的时间差距也仅为2秒。这也印证了我们在基准性能测试中所说的观点—基于SATA的存储介质在经过傲腾内存加速之后，其性能会向傲腾内存的标称性能“看齐”。

　　写在最后

　　经过上述三大部分的测试，我们已经对傲腾内存的性能有了较为清楚、全面的认识。值得称赞的是，东芝MG05系列8TB HDD在经过傲腾内存加速之后，其连续读取性能从约220MB/s提升至900MB/s左右。不仅如此，其高队列随机读取性能更是从2MB/s左右直接飙升至587.8MB/s，提升幅度非常可观。当然，通过测试我们也可以看出，傲腾内存同样也可以提升固态硬盘的连续和随机读取性能。只是相比机械硬盘，固态硬盘的连续和随机读取性能提升的幅度没有机械硬盘那么明显。

　　不过傲腾内存并非一款十全十美的产品，较低的连续写入性能就是它的短板。经过我们的测试，除了参测机械硬盘的随机写入速度有提升之外，其连续写入速度以及固态硬盘的连续和随机写入性能均被傲腾内存较低的写入性能所限制。东芝MG05系列8TB HDD的连续写入速度从约218MB/s降低至150MB/s左右，而东芝Q300固态硬盘的写入速度则是全面下降。

　　至于傲腾内存的价格，我们可以这样算一笔账。目前16GB傲腾内存的售价为379元，也就是说共计花费不到400元就能让机械硬盘的性能接近固态硬盘。此外，400元的价格目前能买到容量为128GB的NVMe SSD，其容量比使用傲腾内存加速后的机械硬盘小得多。

　　所以我们认为，如果您是一位偏重于读取应用的游戏玩家，那么16GB傲腾内存是非常值得选择的。但如果您是一位需要存放大量影音数据的视频编辑，那么仅16GB容量的傲腾内存就不值得入手。那么32GB傲腾内存的实际性能如何呢？敬请大家关注我们后期的测试结果。

　　文、图/《微型计算机》评测室