英特尔傲腾内存可以弥补更少的 RAM 吗？

Question

我目前有一台大约两年的笔记本电脑，有 8 GB 的 RAM。我用我的笔记本电脑浏览互联网、生产力应用程序和编程，包括 Spyder 或 RStudio 中的数据科学。我正在运行 Windows 10。

我通常使用大约 65% 的内存，或者大约 5 GB。

我最近购买了一台笔记本电脑，但还没有收到，它有 4 GB 的标准 RAM 和 16 GB 的英特尔傲腾内存。这款笔记本电脑的销售内存为 20 GB，但在阅读了更多有关 Optane 内存的信息后，它似乎更像是一种低延迟缓存而不是 RAM。

为了同时运行多个内存密集型程序（例如具有许多选项卡的浏览器、数据科学 IDE），平均 5 GB 的 RAM 使用量，会将 RAM 从 8 GB 减少到 4 GB，但添加 16 GB 的 Optane 内存会导致性能下降?

如果有帮助，这是我当前内存配置文件的快照：

更新：如果您好奇，我可以毫无问题地取消订单。答案帮助我意识到新购买的笔记本电脑很可能比我现在的笔记本电脑慢。

Answer 1

英特尔傲腾“内存”用词不当。它只是一张缓存存储卡，通过添加可以以SSD磁盘速度工作的RAM缓存，可以将简单的硬盘变成混合磁盘。

Optane 内存不是随机存取计算机内存或 RAM。相反，它旨在充当 RAM 和存储之间的缓存桥，允许在内存、存储和处理器之间进行更快的数据传输。因此，它比旋转硬盘驱动器快得多，并且可以以预算 SSD 的速度工作。和 SSD 一样，它在断电时不会自行擦除。

结论：您因陷入商业炒作而犯了一个错误。此外，在我们目前的硬件和软件状态下，4 GB 的 RAM 低得离谱。如果您仍然可以，我建议您取消这台笔记本电脑的订单。

Answer 2

其他答案涵盖了情况的要点，但我想添加一些上下文。

长期以来，RAM 在针对非专业人士的笔记本电脑中通常被称为“内存”。这通常很有帮助，直到最近才引起问题。开始这种做法的同一家公司现在将 Optane 缓存和 RAM 归为同一个名称“内存”，目的是诱使您认为笔记本电脑的 RAM 比实际拥有的 RAM 多。Optane 技术仍然相对较新且未知，因此很容易上当受骗。深入查看产品列表通常会揭示真相。

傲腾缓存不会，也不打算取代 RAM。它们都有助于加速计算机，但在不同的情况下操作不同。当正常使用至少需要 5GB 内存时，使用 Optane 不会缓解只有 4GB 内存的严重减速。

您已成为故意欺骗性营销的受害者。我建议购买不同的笔记本电脑（具有 8GB 或更多 RAM）以满足您的用例。也许来自更前沿的制造商。

Answer 3

在这种情况下（预算消费设备），Optane 很明显只是指使用 3D XPoint 内存（而不是 NAND 闪存）的小型/快速 NVMe 连接 SSD，使其具有非常高的写入耐久性。（因此如果用作交换空间，它不会磨损）。

对于许多工作负载来说，这仍然会很糟糕，因为它仍然需要页面错误和许多微秒才能访问，而DRAM 访问（缓存未命中）大约需要 70 纳秒；它不是直接在 CPU 内存总线上进行内存映射。此外，乱序执行/硬件预取/其他内存并行可以使每个物理核心保持大约 10 次高速缓存未命中，但页面错误正在序列化。当操作系统为页面错误提供服务时，不会发生有用的工作（在此线程中），因此 OoO exec 没有机会隐藏任何硬页面错误延迟。（但即使 70ns 也太长了，无论如何都无法完全隐藏。不过，在飞往不同线路的过程中多次未命中对于减轻某些工作负载的影响大有帮助。）

使用极少的 RAM 并依赖快速 SSD 来交换空间/页面文件并不是这种 Optane 的唯一用例。（甚至可能不是一个好的用例）。正如https://www.tweaktown.com/articles/8119/intel-optane-memory-matters/index.html所描述的，它的主要用例是作为磁性硬盘驱动器的透明缓存。我认为英特尔提供了 Windows 驱动程序来实现这一点。您可以购买具有旋转磁存储的 SATA 硬盘驱动器，其中内置一些闪存作为磁盘频繁访问部分的缓冲区/缓存。Optane HW + 驱动程序可以为任何磁盘执行此操作。

Optane NVMe 显然在低队列深度下具有非常好的随机读取性能（在开始另一个读取之前等待一个读取完成，不幸的是，当程序必须读取一个块才能弄清楚下一步该做什么时，这确实发生了，并且软件预取不是没有帮助）。所以它在加速程序启动时间和启动方面应该很棒。

对于大文件的大型连续写入并不是特别惊人；希望驱动程序软件知道绕过傲腾缓存并直接进入底层磁盘。Intel 的Optane 主页链接到https://www.intel.ca/content/www/ca/en/products/memory-storage/optane-memory/optane-16gb-m-2-80mm.html，其中显示了他们的 16GB M .2 Optane 有 900MB/s 的顺序读取，但只有 145MB/s 的顺序写入。32GB 版本更快，读取速度为 1350 MB/s，写入速度为 290 MB/s。但同样，这些都不是 Optane 最擅长的。它的顺序和随机读取 IOPS 均为 240k IOPS，读取延迟为 7 µs。

英特尔有一种叫做 IMDT （英特尔内存驱动技术）的东西这是一个管理程序，它为操作系统创造了更大的主内存地址空间的错觉。一些页面将映射到实际的 DRAM 主内存，而其他页面将映射到 SSD 内存。当访问映射到 SSD 的页面时，IMDT 会捕获页面错误，这将导致页面从 SSD 被带到主内存（可能将页面从内存驱逐到 SSD）。IMDT 将尝试将页面预取到 DRAM 中，以缓解 SSD 的低带宽和延迟。它还将尝试将最热的页面保留在主内存中，以便可以以最小的代价访问它们（唯一的代价可能是由于虚拟化而产生的额外分页层）。操作系统通常不会注意到这种映射并正常工作。这种内存系统称为软件定义内存（SDM）。不错的论文题为“英特尔存储驱动技术表现为科学应用的评价”提供IMDT的性能评估，并确定它有DRAM主内存相同数量的系统。我没有彻底阅读这篇论文，但似乎 IMDT 可以在 NUMA 节点之间迁移页面，以使它们更接近最需要它们的节点。

也就是说，IMDT 仅在服务器级英特尔处理器上受支持。它旨在创建经济高效、节能的服务器，对性能的影响可能很小。

http://www.lmdb.tech/bench/optanessd/imdt.html有一些傲腾 DC P4800X SSD 的基准测试。（高端数据中心版本，而不是消费者的东西。更高的持续写入能力。）

我没有研究过这个，所以我不确定它是否与 Windows 如何利用消费者 Optane SSD 相关。

Optane 品牌名称（有点令人困惑）也用于更有趣的异国情调：

3D XPoint 非易失性 DIMM，又名“傲腾 DC 持久性内存”。 https://www.anandtech.com/show/12828/intel-launches-optane-dimms-up-to-512gb-apache-pass-is-here。Apache Pass 是第一代 Optane DC PM 的名称。请参阅此对子孙后代的信息。

英特尔在这里有自己的主要营销页面，其中包含一些指向技术详细信息的链接。显然，“DC”代表以数据为中心。

这是插入 DDR4 DIMM 插槽的非易失性存储，并显示为实际物理内存。 显然，只有下一代至强（不是当前的 Skylake-X aka Skylake Scalable Processor 系列）才完全支持它。

还有其他种类的 NVDIMM，例如电池供电的常规 DRAM（可选择使用闪存将数据转储到长期断电，因此它们只需要超级电容器而不是化学电池）。 https://en.wikipedia.org/wiki/NVDIMM有一些细节。

https://www.electronicdesign.com/industrial-automation/why-are-nvdimms-suddenly-hot提供了一些关于 NVDIMM（以及它们的 JEDEC 标准化，以及 OS + 应用程序如何合作让应用程序直接与之对话）的更一般信息内存映射的 NV 存储区域，确保提交顺序等）。主要的一点是它们实际上模糊了 RAM 和存储之间的界限（在计算机架构的意义上，而不是在您看到的声称 4+16GB 的欺骗性笔记本电脑广告的严格营销意义上。）

操作系统可以让进程将这个非易失性物理内存映射到他们自己的虚拟地址空间，这样他们就可以通过用户空间加载和存储到内存地址直接访问存储，而无需任何系统调用，让 CPU 硬件继续运行有未完成的读/写时执行订单。（有一些软件库可以让开发人员利用这一点，包括能够flush()并确保将数据实际写入持久存储的能力。

此映射甚至可以回写缓存，因此数据的使用完全受益于 L3/L2/L1d 缓存，直到需要将其写回（如果修改）。对于以读取为主的数据，这种Optane 真的可以称得上是 4+16GB 的 RAM。（当然，目前的数据中心用例为Optane NVDIMMs将使用多少更大的DIMM，如512GB）。

（它不像mmap普通磁盘上的ed 文件，您只需为文件映射操作系统的页面缓存，操作系统负责在后台执行 I/O 以将脏 RAM 页面与存储设备同步。）

确保一些数据在其他数据之前实际到达 NV 存储（以允许像文件系统或数据库日志一样的崩溃恢复）是必不可少的。对于系统调用，您可以在此处使用 POSIXfsync或fdatasync. 但是由于应用程序具有真正内存映射的存储，这就是库函数调用的用武之地。

在 x86 asm 中，我们使用正常的加载/存储访问存储，但我们关心数据何时实际写回 NVDIMM（在那里可以避免断电），而不是何时对其他内核或缓存一致的 DMA 可见（一旦它从存储缓冲区提交到 L1d 缓存），因此 x86 的正常内存排序规则并不能完全解决所有问题。我们需要特殊的指令来从 CPU 的缓存中刷新选定的缓存行。（供 NV 存储库使用。）

该clflush汇编指令已经存在了一段时间，但NV存储就是为什么Intel增加的一个重要原因clflushopt在SKYLAKE微架构（虽然它有其他使用情况，也是如此），并增加clwb在冰湖（回写不驱逐）。

不久前，Dan Luu 写了一篇有趣的文章，介绍了将操作系统排除在访问存储空间的好处，详细介绍了英特尔当时的clflush/计划clwb及其内存排序语义。它是在 Intel 仍计划在pcommit此过程中需要一条名为（持久提交）的指令时编写的，但 Intel 后来决定删除该指令：弃用 PCOMMIT 指令有一些有趣的信息，说明原因以及事情如何在幕后工作.

（这偏离了 x86 NV 存储低级细节的主题。我应该找到其他地方来发布本节的大部分内容，但我认为是）

还有Optane DC SSD，作为PCIe x4卡或者2.5"。750GB版本最高可以做到2500MB/s的顺序读取，2200MB/s的顺序写入，以及550000 IOPS的随机读写。读取延迟略差于M.2 NVMe，10 µs。

如果您用于数据库服务器或其他东西（如果您不能使用 NVDIMM），这就是您想要的，但它不会使您的 4GB 笔记本电脑（对于大多数典型用例）比他们出售的 16GB Optane 快得多。交换空间颠簸通常会产生大量依赖读取，因为必须先调入并访问页面，然后页面出错的代码才能继续执行接下来要执行的任何操作。如果内存真的很紧张，操作系统没有多余的页面来积极地预取，所以你会期望消费者 Optane 优化的低队列深度。（低延迟。）

英特尔傲腾 SSD 提供了不错的性能-功耗-成本权衡。固态硬盘在不访问时基本上不耗电。相比之下，DRAM 芯片的静态功耗（主要是由于刷新）非常显着。因此，系统中 DRAM 的数量应该与典型工作负载的工作集完美匹配。您购买的系统专为需要大约 4GB 或更少主内存的典型工作负载而设计。在这种情况下，如果系统使用 8GB 的​​主存来代替，将不必要地消耗更多的电量，从而降低电池寿命。但是，傲腾 SSD 允许您偶尔运行需要更多主内存的工作负载，而性能下降最小（与基于 NAND 的 SSD 或 HDD 相比）。

DRAM 内存目前每 1GB 的成本约为 4.5 美元，而英特尔傲腾 SSD 每 1GB 的成本约为 2 美元。因此，16GB Optane SSD 比 4GB DRAM 模块贵，但比 8GB DRAM 模块便宜。因此，如果您取出 Optane SSD 并增加 4GB 内存，您将获得更便宜的系统，对于具有大于 4GB 工作集的典型工作负载，平均速度也更快。但是硬页面错误处理、页面预取和页面交换会比 HDD 慢。这就是为什么如果典型工作负载需要少于（或大约）4GB 的内存，8GB 系统可能会比 4GB DRAM + 16GB Optane SSD 系统慢。

如果您只是打算将笔记本电脑用于 Internet 浏览或文本编辑，那么您的笔记本电脑非常适合。Optane SSD 有助于启动时间，提供对最常访问文件的快速访问，并可用作额外的二级存储。因此，尽管您为 16GB Optane SSD 支付的费用比 4GB DRAM 多，但您会为此获得某些独特的好处。但是你提到的其他一些应用程序，比如 RStudio，需要至少 4GB 的内存。如果您通常同时使用浏览器和 RStudio（可能还有其他应用程序），那么您应该获得至少 8GB 内存的系统。不过，Optane SSD 还是不错的。

Answer 4

只有 4 GB？我不想告诉你，但据我所知（并不多），英特尔傲腾不像内存，也就是 RAM；它就像一个 SSD，它可以将您最常用的应用程序放在一个更快的驱动器上，以便它们加载得更快。

因此，英特尔傲腾驱动器可能会消除对 SSD 的需求（请随时纠正我）。您的制造商可能会在您的笔记本电脑中放置一个 Optane 驱动器并将其作为 RAM 销售，因为 20 GB 的英特尔傲腾比 20 GB 的 RAM* 便宜，但也许您可以以大约 80 美元的价格手动将 RAM 更改为 8 GB。

* 24 GB 笔记本电脑 RAM 182 美元
24 GB 笔记本电脑 RAM

4 GB 笔记本电脑 RAM 和 16 GB 英特尔傲腾内存 87 美元
笔记本电脑 RAM
英特尔傲腾内存