在《PCH接顯卡尚否?測PCI-E x1/x4/x8/x16》一文中我們解析了Intel DMI 3.0總線帶來的帶寬提升是否可以擴展第三塊顯卡,結果并不竟如人意,一方面是實際可用于顯卡的PCI-E通道并不多,但另外一個原因下面將會為你揭曉。
8月5日Intel發(fā)布的新一代Skylake平臺,配套的桌面芯片組共包括Z170、H170、H110、B150、Q170、Q150六款產品,其中B150、Q170、Q150三款產品主要定位于商用市場,不過B150系列由于不錯的性價比,也被引入消費級市場。從Intel給出的100系列芯片組I/O SKU參數(shù)中可以看出,Z170、H170、H110、B150 PCI-E通道數(shù)依次為20、16、6(2.0版)、8,對比上一代的9系列芯片組Z97、H97都只有8條PCI-E 3.0通道,提升幅度蔚為可觀。
Intel 100系列芯片組規(guī)格表
在Intel 9系列芯片組上不少主板開始提供原生M.2接口的支持,不過都是PCI-E 2.0 x2模式,而且最多只能1條,由于是PCI-E 2.0模式,所以最大傳輸速率只有10Gbps。當然有少數(shù)的主板為了保證M.2接口以PCI-E 3.0 x4全速運行,直接將通道連接到CPU上,這樣設計的后果是連接到M.2接口的SSD無法享用Intel RST存儲技術的支持,也就不能支持諸如快速恢復技術、智能響應技術、RAID技術等。
到Intel 100系列芯片組,特別是Z170芯片組很多主板都提供了1-2個原生M.2接口,部分主板甚至還提供了3個M.2個接口,并且也實現(xiàn)了全速PCI-E 3.0 x4模式運行,帶寬提升至32Gbps,完全可以滿足諸如三星950 PRO等高性能SSD的需求。
那么這個時候問題來了,既然Z170芯片組提供了20條PCI-Express 3.0通道,為什么不提供一條PCI-Express 3.0 x8插槽來滿足第三塊顯卡的接駁需求,還死守著PCI-Express x4,一方面我們認為Intel為了X99差異化競爭阻止主板廠商提供高于x4通道的PCI-Express接口,但真的是這樣嗎?
Z170的20條PCI-E通道都干了啥
帶著這樣的問題,我們找來了Intel Z170芯片組HSIO Lane的布置圖,從圖上可以看出Z170包含26條HSIO Lane,其中Lane 1-10可以認為是USB使用,也就是說可以提供10個USB 3.0接口,而其中Lane 2-3可以轉換為SuperSpeed USB Inter-Chip,支持OTG。
Intel Z170 HSIO 1-14通道分配圖
而Lane 7-10,都可以轉換為PCI-E通道,或者說可以同時實現(xiàn),但是速度是公用、帶寬共享。Lane 10-11位GBE LAN通道,只有Lane 12-14這3條通道是獨立的PCI-Express通道。
Intel Z170 HSIO 15-26通道分配圖
接下來的Lane 15-26這12條通道全部支持Intel RST存儲技術,也就是說支持RAID、快速恢復技術、智能響應技術等。而這12條通道中也只有Lane 17、Lane 25、Lane 26這3條通道是獨立PCI-Express通道。
值得注意的是從Lane 15-26這12條通道由于支持Intel RST存儲技術,可以被最多設計成3個PCI-Express x4插槽,或者說M.2/U.2接口,這樣這三個M.2/U.2存儲設備就可以組建RAID或者享受其它RST技術。當然當這三個M.2/U.2接口被完全占用后,意味著主板上的PCH原生SATA接口將都不能使用,意味著只能用M.2/U.2存儲設備做系統(tǒng)盤。
Intel Z170 HSIO 1-26通道分配圖
綜合Lan 1-26 Z170芯片組一共有6條獨立PCI-Express通道,這是不是意味著無法設計出PCI-Express x8插槽呢?實際并不是,對于一些PCI-Express和其它共享的通道實際上也可以和這些獨立通道組合,實際上即使設計一個PCI-Express x16全速插槽也不是問題。
探險開始 DMI 3.0帶寬究竟有多高
好吧介紹到這里,我們還是會認為Intel在玩差異化競爭,那么下面探險就要開始了。既然有主板能從PCH芯片接出3個M.2接口,并可以還可以組RAID,那么我們就找來了一塊設計相當?shù)闹靼?-提供了2個M.2接口和1個PCI-Express 3.0 x4插槽,這些PCI-Express 3.0通道都是來自于Z170 PCH芯片。
測試用主板技嘉Z170X-Gamig 3提供了2個M.2接口
我們假設Intel DMI 3.0通道無法滿足PCI-Express 3.0 x8的帶寬需求,畢竟在Intel此前的6系列芯片組就因為DMI帶寬不足,而被迫將6個SATA 6Gbps接口降級為2個SATA 6Gbps接口,知道后續(xù)的8系列芯片組主板才回歸了6個SATA 6Gbps接口。
Intel SSD 750 400GB
為了最大限度的挖掘DMI的數(shù)據(jù)帶寬,我們找來了兩塊Intel SSD 750 400GB,接口版本為PCI-Express x4,由于測試用的主板從PCH僅提供了1個PCI-Express x4插槽,于是我們又找來了兩個M.2轉PCI-Express x4適配卡,直接將兩塊Intel SSD 750 400GB連接到M.2插槽上。
M.2轉PCI-Express x4適配卡
首先測試的為單塊Intel SSD 750 400GB的性能,這些成績大家也不會陌生,畢竟Intel SSD 750剛發(fā)布是各大媒體都有評測報告。測試環(huán)節(jié)我們選取了CrystalDiskMark、ATTO Disk Benchmark和FastCopy,分別測試SSD的持續(xù)讀寫性能、最大讀寫性能和實際文件拷貝速率(25.4GB單個視頻文件)。
DDR4內存搭建的Ramdisk虛擬磁盤的最大讀寫速率
實際文件拷貝測試過程中為了避免性能瓶頸,我們使用雙通道DDR4 2133MHz內存組建了一個28GB的虛擬磁盤用于和測試磁盤之間傳輸數(shù)據(jù)。Ramdisk磁盤的最大讀寫性能使用ATTO Disk Benchmark測試分別為8956MB/s和13336MB/s,確認不會對文件拷貝造成性能瓶頸。
單塊Intel SSD 750 CrystalDiskMark持續(xù)讀寫速率
單塊Intel SSD 750 ATTO Disk Benchmark最大讀寫速率
單塊Intel SSD 750 實際文件拷貝讀、寫平均速率
CrystalDiskMark的持續(xù)讀寫速率分別為2367MB/s和997.6MB/s,而ATTO Disk Benchmark的最大讀寫速率分別為2313.4MB/s和980.7MB/s。25.4GB文件拷貝讀寫平均速率分別為2233MB/s和938.2MB/s。
兩塊Intel SSD 750 RAID 0 CrystalDiskMark持續(xù)讀寫速率
兩塊Intel SSD 750 RAID 0
ATTO Disk Benchmark最大讀寫速率
兩塊Intel SSD 750 RAID 0實際文件拷貝讀、寫平均速率
接下來就是雙Intel SSD 750 400GB的RAID 0性能測試,CrystalDiskMark的持續(xù)讀寫速率分別為3583MB/s和1984MB/s,而ATTO Disk Benchmark的最大讀寫速率分別為3471MB/s和1958.2MB/s。25.4GB文件拷貝讀寫平均速率分別為3391MB/s和1568MB/s。
從上面的數(shù)據(jù)可以看出,RAID 0后存儲性能并沒有得到Double,主要是讀取性能最高還不到3600MB/s,如果按照性能Double,最大讀取性能數(shù)據(jù)應該在4600MB/s左右。難道傳說中的DMI 3.0帶寬瓶頸已經凸顯了,接下來我們利用手頭上的三星SSD 950 256GB轉接成PCI-Express x4接到由PCH引出的PCI-Express x4插槽上,確認是否已經真的性能墻了。
值得注意的是三塊不同容量的SSD組建RAID 0后新的磁盤卷總容量是最低容量的3倍,而不是所以磁盤容量的和。從理論上來說這對兩塊Intel SSD 750 400GB性能發(fā)揮有一定限制,畢竟這兩塊SSD只有實際約237GB被利用到。
兩塊Intel SSD 750+三星950 PRO RAID 0 CrystalDiskMark持續(xù)讀寫速率
兩塊Intel SSD 750+三星950 PRO RAID 0 ATTO Disk Benchmark最大讀寫速率
兩塊Intel SSD 750+三星950 PRO RAID 0 實際文件拷貝讀、寫平均速率
最后的分數(shù)是這樣的:CrystalDiskMark的持續(xù)讀寫速率分別為3461MB/s和2913MB/s,而ATTO Disk Benchmark的最大讀寫速率分別為3268.8MB/s和2863.2MB/s。25.4GB文件拷貝讀寫平均速率分別為3171MB/s和2578MB/s。
兩塊Intel SSD 750 RAID 0 CrystalDiskMark持續(xù)讀寫速率
兩塊Intel SSD 750 RAID 0ATTO Disk Benchmark最大讀寫速率
兩塊Intel SSD 750 RAID 0實際文件拷貝讀、寫平均速率
看來是真的出現(xiàn)了性能墻,為了更加有說服力的論證這一事實,我們最終將兩塊Intel SSD 750 400GB直接接在由CPU引出的PCI-Express x16和PCI-Express x8插槽上并組建RAID 0,分數(shù)完全在我們預期之中,兩塊SSD的性能被完全發(fā)揮,性能Double:CrystalDiskMark的持續(xù)讀寫速率分別為4680MB/s和1992MB/s,而ATTO Disk Benchmark的最大讀寫速率分別為4607MB/s和1958.2MB/s。25.4GB文件拷貝讀寫平均速率分別為4508MB/s和1807MB/s。
最后的結語
這樣的測試結果其實并不是我們所愿意看到的,無論是Intel的處理器性能還是SSD性能,一直都是業(yè)界的標桿,自從6系列芯片組PCH帶寬不足導致SATA 6Gbps接口縮減后,我們對于Inel新的芯片組與CPU之間的帶寬一直希冀能夠被改變,直到我們看到了DMI 3.0和PCI-Express 3.0,本以為曙光已經來臨。
Intel Z170 DMI 3.0帶寬挖掘測試數(shù)據(jù)匯總
但或許就是Intel用以迷惑我們的煙花,其傳輸帶寬甚至無法滿足自己SSD組RAID的數(shù)據(jù)需求,最終止步于3.5GB/s左右。不知道這是不是Intel SSD 750為什么推出了PCI-Express x4接口和U.2接口兩個版本,卻唯獨沒有推出M.2版本的原因,畢竟兩塊Intel SSD 750就可以將閃耀的DMI 3.0擊潰。
回歸到帶寬問題上,整個Intel 100系列芯片組CPU與PCH之間的帶寬都是一致的,所以當一些跑分黨看到一些Z170主板配備了2個甚至3個M.2接口,就打起了如意算盤敗回2塊或3塊三星950 PRO SSD準備Show的時候,DMI 3.0卻如鯁在喉,所以呢?行不通!