PCH or CPU，M.2性能有差異？

果果

相比電腦其余配件可說(shuō)是飛躍式的性能與速度進(jìn)步，存儲(chǔ)系統(tǒng)一直以來(lái)都是最大的硬傷。即使是SATA 6Gbps的SSD對(duì)不少發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，都還是意猶未盡。于是，他們就將目光轉(zhuǎn)向了能帶來(lái)更快速度的M.2接口SSD。不過(guò)對(duì)于現(xiàn)在的主板來(lái)說(shuō)，M.2接口可謂是復(fù)雜得很，源自PCH的M.2、源自CPU的M.2、PCle 2.0的M.2、PCle 3.0的M.2…一這著實(shí)讓人眼花繚亂，—不小心，還可能讓你購(gòu)買的M.2 SSD變成雞肋。

PCH or CPU？小小的M.2接口內(nèi)藏著怎樣的玄機(jī)？真相永遠(yuǎn)只有一個(gè)——實(shí)戰(zhàn)！

“我發(fā)現(xiàn)我的X99主板M.2接口是10G（bps）帶寬，那我買的三星950pro是不是悲劇了，大神求助”；

“才買了金士頓的HyperX M.2 SSD，我的297主板上的M.2接口能不能搞定哦？”；

“今天剛買了2170主板，說(shuō)是有兩個(gè)M.2接口，一個(gè)南橋，一個(gè)GPU。求科普，南橋的M.2接口和GPU的M.2接口有啥不一樣？”

近段時(shí)間以來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)各大IT論壇上，經(jīng)常都能看到類似的求助貼。究其原因，主要是因?yàn)椴糠职l(fā)燒友為了更快的整體系統(tǒng)速度，將SSD從SATA升級(jí)到了M.2。但面對(duì)主板上M.2接口各種錯(cuò)綜復(fù)雜的情況，自己也搞不清楚來(lái)自各個(gè)不同通道之間的接口有多大差異。的確，在297時(shí)代，我們或許還能清楚地了解來(lái)自PGH南橋的M.2接口性能相比GPU直連的M.2要差不少，但到了100系芯片組的Skyla ke平臺(tái)時(shí)代，PCH已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)PCle 3.O的原生支持，DMI總線也從Haswell時(shí)代的DMI 2.0升級(jí)到了DMI 3.0。在這種情況下，走GPU直連的M.2接口與走PGH南橋的M.2接口是否還存在巨大的性能差距呢？同樣是PGH派生的M.2接口，在100系主板上與在9系主板上，性能表現(xiàn)又有多大差距？耐心看完我們的測(cè)試，相信你就不會(huì)再糾結(jié)應(yīng)該為自己的M.2 SSD配置哪個(gè)接口了。

細(xì)看：多姿多彩的M.2接口

首先讓我們來(lái)詳細(xì)了解—下主板上的M.2接口。M.2接口其實(shí)源自很久以前Intel就一直在鼓吹力推的NGFF快速存儲(chǔ)系統(tǒng)接口，其目的是用來(lái)部分代替目前如日中天的SATA 6Gbps接口。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)酵，從8系芯片組開始，M.2接口逐漸出現(xiàn)在了287、297等中高端主板上。到了Skylake的時(shí)代，由于Intel在PGH中直接實(shí)現(xiàn)了對(duì)PGle3.0通道的原生支持，M.2接口終于迎來(lái)了在主板上的全面爆發(fā)。而對(duì)于追求極限速度的玩家來(lái)說(shuō)，將SSD從SATA升級(jí)到M.2，無(wú)疑是能取得立竿見影效果的方法。

不過(guò)有不少玩家心中還是有疑惑——看《微型計(jì)算機(jī)》或其他媒體的評(píng)測(cè)報(bào)告，總是能看到說(shuō)這個(gè)M.2接口來(lái)自PCH南橋，那個(gè)M.2接口來(lái)自GPU，這到底是什么意思？

Haswell-PCH拖后腿，處理器捉襟見肘

以297為例（H97的情況類似），297的PCH南橋中內(nèi)建了8條PCle2.O x1數(shù)據(jù)通道，單條通道的有效帶寬是500M B/s（lntel宣傳資料上為5Gbps，這是加了交錯(cuò)校驗(yàn)位的算法得到的值，其實(shí)際有效帶寬為4Gbps即500M B/s），而絕大多數(shù)297主板上的M.2接口帶寬就是來(lái)自這8條PGle 2.O數(shù)據(jù)通道中的兩條。不過(guò)，由于PCH的PGle 2.O通道大部分要定義分配給SATA、USB 3.0、USB 2.O以及LAN等接口用作數(shù)據(jù)交換，因此最大限度也只能有兩條PGle 2.O x1通道可以交由M.2接口使用，也就是可以讓M.2接口實(shí)現(xiàn)最高1000M B/s的理論速度，即PGle 2.O x2的帶寬。

就像PATA接口阻礙了硬盤性能的進(jìn)步與發(fā)揮而被SATA取代一樣，隨著M.2 SSD性能的不斷進(jìn)步，超越1G B/s傳輸速度的M.2SSD如雨后春筍般紛紛出現(xiàn)，部分產(chǎn)品的讀寫速度甚至超過(guò)了2GB/s。面對(duì)這種情況，297主板上來(lái)自PGH南橋的M.2接口頓時(shí)顯出了疲態(tài)，已經(jīng)成了“阻礙生產(chǎn)力發(fā)展”的“毒瘤”。

這時(shí)候，為了保證高性能M.2接口SSD速度的正常發(fā)揮，部分主板廠商就另辟蹊徑，打起了處理器中PGle 3.O通道的主意。我們知道，Haswell處理器總共內(nèi)建了16條PCle 3.O通道，按照Intel的規(guī)劃，這全部都是分配給顯卡使用的，即提供一個(gè)完整的PGle 3.O x16插槽或兩個(gè)PGle 3.O x8插槽用于組建SLI或GrossFireX。也許是考慮到單顯卡都不能完整利用16條PCle 3.0 x1的數(shù)據(jù)帶寬，一些主板廠商就向Haswell處理器“借”了4條PCle 3.O x1通道來(lái)構(gòu)建了M.2接口，也就是所謂的來(lái)自CPU的M.2接口。

這好處是顯而易見的，首先是這個(gè)來(lái)自CPU的M.2接口帶寬可以達(dá)到PGle 3.O x4的程度，即4G B/s，足以滿足當(dāng)前所有M.2 SSD的需求還有足夠的冗余。其次，由于這個(gè)M.2接口直接與處理器通信處理數(shù)據(jù)，避開了源自PGH的M.2接口無(wú)法繞過(guò)的DMI 2.O總線，DMI 2.O總線2G B/s的帶寬也不再成為瓶頸。所以，當(dāng)時(shí)有主板搭載這種M.2接口面世時(shí)，也曾受到了不少玩家的追捧。不過(guò)這樣一來(lái)，處理器分配給顯卡使用的PGle 3.0通道就只剩下12條，想要組建多卡互聯(lián)的玩家不得不接受x8+x4的組合模式，的確有點(diǎn)捉襟見肘，對(duì)多卡系統(tǒng)的性能有一定的影響。

向處理器“借”帶寬構(gòu)建M.2接口說(shuō)到底只是一個(gè)治標(biāo)不治本的辦法，畢竟這會(huì)讓顯卡“感到不爽”，而且也增加了主板設(shè)計(jì)制造的難度。這時(shí)，隨著Skylake平臺(tái)的發(fā)布，100系芯片組PCH內(nèi)建的PGle通道從2.O升級(jí)到了3.O，DMI總線也隨之提升到了3.0，M.2接口似乎迎來(lái)了真正的曙光。

Skylake——原生PCle3.0發(fā)威，M.2接口成熟endprint

顯然，Intel充分考慮到了存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的需求更新。在100系芯片組上，Intel終于在PGH中內(nèi)建了PCle 3.0通道，也就是所謂的原生PGle 3.O通道支持。以2170芯片組為例，PGH內(nèi)建了多達(dá)20條的PGle 3.O x1通道，按照Intel的規(guī)劃，其中有8條通道是可以單獨(dú)定義為PGle 3.O x1使用，而不必跟SATA、USB、LAN等接口復(fù)合使用。這也意味著，2170芯片組將能夠輕易地“制造”出兩個(gè)具備PGle 3.O x4帶寬的M.2接口，也就是速度可以達(dá)到與此前297等主板上來(lái)自GPU的M.2接口相當(dāng)?shù)膸挕?2Gbps，即4GB/s。

不過(guò)源自PGH的M.2還有一個(gè)問題，那就是無(wú)法繞過(guò)的DMI總線。在297的時(shí)代，DMI 2.O總線承擔(dān)了PGH與GPU通信的任務(wù)，其帶寬為2G B/s。如果在100芯片組時(shí)代，M.2接口統(tǒng)一規(guī)劃到了4G B/s的帶寬，那么DMI 2.O的2G B/s帶寬必然會(huì)成為限制M.2 SSD進(jìn)一步提速的最大瓶頸。所幸的是，Intel也及時(shí)將DMI 2.0總線升級(jí)到了DMI 3.0，其帶寬也從2G B/s提升到了4G B/s（實(shí)際有效帶寬值為3.94G B/s），基本與PCH的M.2接口帶寬相當(dāng)。而且按照當(dāng)前M.2 SSD的極限速度來(lái)看，瓶頸似乎也并不存在。

實(shí)戰(zhàn)：PCH/M.2 Vs.CPU/M.2

盡管從帶寬上來(lái)看，現(xiàn)今100系主板的PGH/M.2接口已經(jīng)足以滿足M.2 SSD產(chǎn)品的需求，但對(duì)于PCH/M.2始終無(wú)法避免的DMI總線傳輸中轉(zhuǎn)而言，它是否會(huì)影響到M.2 SSD的正常水準(zhǔn)發(fā)揮？如果有影響，和CPU/M.2接口相比，它們之間又有多大的性能差距？讓我們用實(shí)際的測(cè)試來(lái)解決這些疑問。

我們選擇用金士頓HyperX Predator PCle x4 2.0 480GB M.2SSD作為本次測(cè)試核心產(chǎn)品，這款M.2 SSD在純PGle 3.O x4接口環(huán)境下理論上能達(dá)到1.5G B/s左右的連續(xù)讀取及1.1G B/s左右的連續(xù)寫入速度。我們用它來(lái)衡量各個(gè)不同的M.2接口之間的性能差異。

同時(shí)，在測(cè)試平臺(tái)的選取上，我們分別選擇了華碩297+ro Gamer主板測(cè)試297 PCH/M.2性能，選擇華碩Rampage V Extreme測(cè)試來(lái)自GPU的PGle 3.0 x4 M.2性能，選擇華碩Maximus VII Formula測(cè)試2170 PGH/M.2性能。由于各個(gè)平臺(tái)的處理器不一致，為了最大程度消除可能存在的測(cè)試誤差，我們統(tǒng)一將處理器的頻率限定在3.5GHz，并在Gore i7 5960X平臺(tái)上也只開啟4個(gè)處理器核心。

實(shí)際的測(cè)試結(jié)果基本在我們的預(yù)料之中。2170 PGH派生的32G b/s的M.2接口與所謂原生的來(lái)自CPU的PGle 3.O x4 M.2接口在性能上基本沒有太大差異。在ASSSD的測(cè)試中，連續(xù)數(shù)據(jù)讀寫二者的性能差異基本都在1%以內(nèi)，考慮到測(cè)試誤差以及CPU不同核心可能會(huì)有的微弱影響，我們認(rèn)為二者的性能是在連續(xù)文件的讀寫性能上是一致的。不過(guò)對(duì)于297的PCH/M.2接口來(lái)說(shuō)，PCle 2.O x2的帶寬的確無(wú)法滿足這款SSD的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸需求，測(cè)試結(jié)果顯示它僅能在297的PGH/M.2接口上達(dá)到700M B/s左右的數(shù)據(jù)讀寫速度，明顯是297的PGH/M.2接口拖了SSD的后腿。

在AS SSD的測(cè)試中，按照之前的“經(jīng)驗(yàn)”考慮，我們?cè)詾橹边BGPU的M.2接口在數(shù)據(jù)訪問時(shí)間上應(yīng)該會(huì)比PGH的M.2接口要更低。不過(guò)實(shí)際測(cè)試結(jié)果卻表明，對(duì)100系芯片組來(lái)說(shuō)，兩種M.2接口的數(shù)據(jù)訪問時(shí)間是基本一致的，100系芯片組的PCH/M.2接口在數(shù)據(jù)訪問時(shí)間上也不會(huì)明顯增加延遲。

當(dāng)然，如果你要追求那么零點(diǎn)零幾毫秒之差的極致，那么我們還是建議你最好將SSD連接在來(lái)自CPU控制的M.2接口上，但對(duì)于絕大多數(shù)玩家來(lái)說(shuō)，這點(diǎn)差異已經(jīng)基本可以忽略不計(jì)。

而在游戲載入時(shí)間測(cè)試上，三種類型的M.2接口都沒體現(xiàn)出太大的差距。相比SSD與HDD的性能差距，這款SSD在三個(gè)測(cè)試的M.2接口都表現(xiàn)出了近乎一樣的游戲性能。游戲玩家對(duì)此倒是沒必要太過(guò)糾結(jié)。

總結(jié)：放棄Z97，擁抱100系

通過(guò)實(shí)際的測(cè)試可以明顯地看出，100系主板原生的M.2接口在性能上已經(jīng)基本等同于之前所謂原生PGle 3.0 x4標(biāo)準(zhǔn)的CPU/M.2接口，二者性能上幾乎沒有明顯差距。而對(duì)于上一代的9系芯片組主板的PCH/M.2來(lái)說(shuō)，受限于實(shí)際帶寬，它已經(jīng)成為了高性能M.2 SSD的瓶頸，基本不值得考慮。如果你之前還在糾結(jié)于100系主板的PCH/M.2是否給力，那么到現(xiàn)在你應(yīng)該清楚了——M.2 SSD性能的瓶頸已經(jīng)伴隨100系芯片組PCH內(nèi)建PCle 3.O通道而被打破，但凡100系主板上的M.2，無(wú)論是來(lái)自CPU還是來(lái)自PGH，都可放心使用.一定不會(huì)給你的SSD帶來(lái)瓶頸效應(yīng)，體驗(yàn)飛一般的感覺正當(dāng)時(shí)！

另外，從測(cè)試中還可以看出，在4K小文件的讀寫性能上，無(wú)論是297 PGH/M.2還是2170 PCH/M.2或者是源自CPU的M.2，其性能基本都相差無(wú)幾。也就是說(shuō)，不同通道及帶寬的M.2接口，其核心性能差距還主要是連續(xù)讀寫性能，大文件的復(fù)制等方面。當(dāng)然，這種差異還必須要在M.2 SSD對(duì)M.2 SSD或M.2 SSD對(duì)PCle SSD之間進(jìn)行大容量文件的拷貝、粘貼過(guò)程中才能清晰地感受到。如果是M.2 SSD對(duì)SATA SSD之間的文件復(fù)制粘貼，那么很顯然瓶頸會(huì)出現(xiàn)在SATA接口上，大部分消費(fèi)者也許體會(huì)不到其中的差距。因此，要真的與M.2接口較真的，也只有那些一心追求極致性能的骨灰級(jí)發(fā)燒友了。

當(dāng)然，有一點(diǎn)是必須要說(shuō)明的。盡管Intel為2170芯片組PCH提供了內(nèi)建的20條PGle 3.O x1通道，但其中的大部分都是具有復(fù)合定義的，要給SATA、USB等接口留出必要的通道。所以，盡管理論上廠商可以在100系主板上搭載多于2個(gè)的PGH/M.2接口，但這些接口一旦全部使用的話，有可能會(huì)導(dǎo)致部分SATA端口無(wú)法工作，還有一定可能會(huì)影響USB等端口，發(fā)燒友們遇到這樣的主板時(shí)一定要注意。endprint